STM32中使用GPIO的总结超强.docx

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STM32中使用GPIO的总结超强

STM32GPIO使用

操作步骤：

使能GPIO对应的外设时钟

例如：

//使能GPIOA、GPIOB、GPIOC对应的外设时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOB|

RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE）;

声明一个GPIO_InitStructure结构体

例如：

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;

选择待设置的GPIO管脚

例如：

/*选择待设置的GPIO

7、8、9管脚位，中间加“|”符号*/

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_7|GPIO_Pin_8|GPIO_Pin_9;

4.设置选中GPIO管脚的速率

例如：

/*设置选中GPIO管脚的速率为最高速率2MHz*/

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_2MHz;//最高速率2MHz

5.设置选中GPIO管脚的模式

例如：

/*设置选中GPIO管脚的模式为开漏输出模式*/

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_OD;//开漏输出模式

6.根据GPIO_InitStructure中指定的参数初始化外设GPIOX

例如：

/*根据GPIO_InitStructure中指定的参数初始化外设GPIOC*/

GPIO_Init（GPIOC,&GPIO_InitStructure）;

7.其他应用

例：

将端口GPIOA的

10、15脚置1（高电平）

GPIO_SetBits（GPIOA,GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_15）;

例：

将端口GPIOA的

10、15脚置0（低电平）

GPIO_ResetBits（GPIOA,GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_15）;

GPIO寄存器：

寄存器描述

CRL端口配置低寄存器

CRH端口配置高寄存器

IDR端口输入数据寄存器

ODR端口输出数据寄存器

BSRR端口位设置/复位寄存器

BRR端口位复位寄存器

LCKR端口配置锁定寄存器

EVCR事件控制寄存器

MAPR复用重映射和调试

I/O配置寄存器

EXTICR外部中断线路0-15配置寄存器

GPIO库函数：

函数名描述

GPIO_DeInit将外设GPIOx寄存器重设为缺省值

GPIO_AFIODeInit将复用功能（重映射事件控制和EXTI设置）重设为缺省值GPIO_Init根据GPIO_InitStruct中指定的参数初始化外设GPIOx寄存器GPIO_StructInit把GPIO_InitStruct中的每一个参数按缺省值填入GPIO_ReadInputDataBit读取指定端口管脚的输入

GPIO_ReadInputData读取指定的GPIO端口输入

GPIO_ReadOutputDataBit读取指定端口管脚的输出

GPIO_ReadOutputData读取指定的GPIO端口输出

GPIO_SetBits设置指定的数据端口位

GPIO_ResetBits清除指定的数据端口位

GPIO_WriteBit设置或者清除指定的数据端口位

GPIO_Write向指定GPIO数据端口写入数据

GPIO_PinLockConfig锁定GPIO管脚设置寄存器

GPIO_EventOutputConfig选择GPIO管脚用作事件输出

GPIO_EventOutputCmd使能或者失能事件输出

GPIO_PinRemapConfig改变指定管脚的映射

GPIO_EXTILineConfig选择GPIO管脚用作外部中断线路

库函数：

函数GPIO_DeInit

功能描述：

将外设GPIOx寄存器重设为缺省值

例：

GPIO_DeInit（GPIOA）;

函数GPIO_AFIODeInit

功能描述：

将复用功能（重映射事件控制和EXTI设置）重设为缺省值

例：

GPIO_AFIODeInit（）;

函数GPIO_Init

功能描述：

根据GPIO_InitStruct中指定的参数初始化外设GPIOx寄存器

例：

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_All;

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_10MHz;

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_IN_FLOATING;

GPIO_Init（GPIOA,&GPIO_InitStructure）;

GPIO_InitTypeDefstructure

GPIO_InitTypeDef定义于文件“stm32f10x_gpio.h”：

typedefstruct

{

u16GPIO_Pin;

GPIOSpeed_TypeDefGPIO_Speed;

GPIOMode_TypeDefGPIO_Mode;

}

GPIO_InitTypeDef;

GPIO_Pin

该参数选择待设置的GPIO管脚，使用操作符“|”可以一次选中多个管脚。

可以使用下表中的任意组合。

GPIO_Pin_None：

无管脚被选中

GPIO_Pin_x：

选中管脚x（0--15）

GPIO_Pin_All：

选中全部管脚

GPIO_Speed

GPIO_Speed：

用以设置选中管脚的速率。

GPIO_Speed_10MHz：

最高输出速率10MHz

GPIO_Speed_2MHz：

最高输出速率2MHz

GPIO_Speed_50MHz：

最高输出速率50MHz

GPIO_Mode

GPIO_Mode：

用以设置选中管脚的工作状态。

GPIO_Mode_AIN：

模拟输入

GPIO_Mode_IN_FLOATING：

浮空输入

GPIO_Mode_IPD：

下拉输入

GPIO_Mode_IPU：

上拉输入

GPIO_Mode_Out_OD：

开漏输出

GPIO_Mode_Out_PP：

推挽输出

GPIO_Mode_AF_OD：

复用开漏输出

GPIO_Mode_AF_PP：

复用推挽输出

函数GPIO_StructInit

功能描述：

把GPIO_InitStruct中的每一个参数按缺省值填入

例：

GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStructure;

GPIO_StructInit（&GPIO_InitStructure）;

GPIO_InitStruct：

GPIO_Pin：

GPIO_Pin_All

GPIO_Speed：

GPIO_Speed_2MHz

GPIO_Mode：

GPIO_Mode_IN_FLOATING

函数GPIO_ReadInputDataBit

功能描述：

读取指定端口管脚的输入

例：

u8ReadValue;

ReadValue=GPIO_ReadInputDataBit（GPIOB,GPIO_Pin_7）;

函数GPIO_ReadInputData

功能描述：

读取指定的GPIO端口输入

例：

u16ReadValue;

ReadValue=GPIO_ReadInputData（GPIOC）;

函数GPIO_ReadOutputDataBit

功能描述：

读取指定端口管脚的输出

例：

u8ReadValue;

ReadValue=GPIO_ReadOutputDataBit（GPIOB,GPIO_Pin_7）;

函数GPIO_ReadOutputData

功能描述：

读取指定的GPIO端口输出

例：

u16ReadValue;

ReadValue=GPIO_ReadOutputData（GPIOC）;

函数GPIO_SetBits

功能描述：

置位指定的数据端口位

例：

将端口GPIOA的

10、15脚置1（高电平）

GPIO_SetBits（GPIOA,GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_15）;

函数GPIO_ResetBits

功能描述：

清除指定的数据端口位

例：

将端口GPIOA的

10、15脚置0（低电平）

GPIO_ResetBits（GPIOA,GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_15）;

函数GPIO_WriteBit

功能描述：

设置或者清除指定的数据端口位

例：

GPIO_WriteBit（GPIOA,GPIO_Pin_15,Bit_SET）;

函数GPIO_Write

功能描述：

向指定GPIO数据端口写入数据

例：

GPIO_Write（GPIOA,0x1101）;

函数GPIO_PinLockConfig

功能描述：

锁定GPIO管脚设置寄存器

例：

GPIO_PinLockConfig（GPIOA,GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1）;

函数GPIO_EventOutputConfig

功能描述：

选择GPIO管脚用作事件输出

例：

GPIO_EventOutputConfig（GPIO_PortSourceGPIOE,GPIO_PinSource5）;

GPIO_PortSource

GPIO_PortSource用以选择用作事件输出的GPIO端口。

函数GPIO_EventOutputCmd

功能描述：

使能或者失能事件输出

例：

GPIO_EventOutputConfig（GPIO_PortSourceGPIOC, GPIO_PinSource6）;

GPIO_EventOutputCmd（ENABLE）;

函数GPIO_PinRemapConfig

功能描述：

改变指定管脚的映射

例：

GPIO_PinRemapConfig（GPIO_Remap_I2C1,ENABLE）;

一．GPIO概述

1、共有8种模式，可以通过编程选择：

1. 浮空输入

2. 带上拉输入

3. 带下拉输入

4. 模拟输入

5. 开漏输出——（此模式可实现hotpower说的真双向IO）

6. 推挽输出

7. 复用功能的推挽输出

8. 复用功能的开漏输出

模式7和模式8需根据具体的复用功能决定。

2、专门的寄存器（GPIOx_BSRR和GPIOx_BRR）实现对GPIO口的原子操作，即回避了设置或清除I/O端口时的“读-修改-写”操作，使得设置或清除I/O端口的操作不会被中断处理打断而造成误动作。

3、每个GPIO口都可以作为外部中断的输入，便于系统灵活设计。

4、I/O口的输出模式下，有3种输出速度可选（2MHz、10MHz和50MHz），这有利于噪声控制。

这个速度是指I/O口驱动电路的响应速度而不是输出信号的速度，输出信号的速度与程序有关（芯片内部在I/O口的输出部分安排了多个响应速度不同的输出驱动电路，用户可以根据自己的需要选择合适的驱动电路）。

通过选择速度来选择不同的输出驱动模块，达到最佳的噪声控制和降低功耗的目的。

高频的驱动电路，噪声也高，当不需要高的输出频率时，请选用低频驱动电路，这样非常有利于提高系统的EMI性能。

当然如果要输出较高频率的信号，但却选用了较低频率的驱动模块，很可能会得到失真的输出信号。

4.1各种借口的措施：

对于串口，假如最大波特率只需115.2k，那么用的GPIO的引脚速度就够了，既省电也噪声小。

对于I接口，假如使用400k波特率，若想把余量留大些，那么用的GPIO的引脚速度或许不够，这时可以选用的GPIO引脚速度。

对于SPI接口，假如使用或波特率，用的GPIO的引脚速度显然不够了，需要选用的GPIO的引脚速度。

4.2GPIO口设为输入时，输出驱动电路与端口是断开，所以输出速度配置无意义。

4.3在复位期间和刚复位后，复用功能未开启，I/O端口被配置成浮空输入模式。

4.4所有端口都有外部中断能力。

为了使用外部中断线，端口必须配置成输入模式。

4.5GPIO口的配置具有上锁功能，当配置好GPIO口后，可以通过程序锁住配置组合，直到下次芯片复位才能解锁。

5、所有I/O口兼容CMOS和TTL，多数I/O口兼容5V电平。

6、大电流驱动能力：

GPIO口在高低电平分别为0.4V和VDD-0.4V时，可以提供或吸收8mA电流；如果把输入输出电平分别放宽到1.3V和VDD-1.3V时，可以提供或吸收20mA电流。

7、具有独立的唤醒I/O口。

8.很多I/O口的复用功能可以重新映射。

9.GPIO口的配置具有上锁功能，当配置好GPIO口后，可以通过程序锁住配置组合，直到下次芯片复位才能解锁。

此功能非常有利于在程序跑飞的情况下保护系统中其他的设备，不会因为某些I/O口的配置被改变而损坏——如一个输入口变成输出口并输出电流。

二．推挽结构

一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止.要实现线与需要用OC（open collector）门电路 .如果输出级的有两个三极管，始终处于一个导通、一个截止的状态，也就是两个三级管推挽相连，这样的电路结构称为推拉式电路或图腾柱（Totem- pole）输出电路（可惜，图无法贴上）。

当输出低电平时，也就是下级负载门输入低电平时，输出端的电流将是下级门灌入T4；当输出高电平时，也就是下级负载门输入高电平时，输出端的电流将是下级门从本级电源经

3、D1 拉出。

这样一来，输出高低电平时，T3 一路和 T4 一路将交替工作，从而减低了功耗，提高了每个管的承受能力。

又由于不论走哪一路，管子导通电阻都很小，使RC常数很小，转变速度很快。

因此，推拉式输出级既提高电路的负载能力，又提高开关速度。

供你参考。

推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。

输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流

三．开漏电路

在电路设计时我们常常遇到开漏（open drain）和开集（open collector）的概念。

所谓开漏电路概念中提到的“漏”就是指MOSFET的漏极。

同理，开集电路中的“集”就是指三极管的集电极。

开漏电路就是指以MOSFET的漏极为输出的电路。

一般的用法是会在漏极外部的电路添加上拉电阻。

完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻组成。

组成开漏形式的电路有以下几个特点：

1. 利用 外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。

当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up ，MOSFET到GND。

IC内部仅需很下的栅极驱动电流。

如

1。

2. 可以将多个开漏输出的Pin，连接到一条线上。

形成 “与逻辑” 关系。

如图1，当PIN_A、PIN_B、PIN_C任意一个变低后，开漏线上的逻辑就为0了。

这也是I，SMBus等总线判断总线占用状态的原理。

3. 可以利用改变上拉电源的电压，改变传输电平。

如图2, IC的逻辑电平由电源Vcc1决定，而输出高电平则由Vcc2决定。

这样我们就可以用低电平逻辑控制输出高电平逻辑了。

4. 开漏Pin不连接外部的上拉电阻，则只能输出低电平（因此对于经典的51单片机的P0口而言，要想做输入输出功能必须加外部上拉电阻，否则无法输出高电平逻辑）。

5. 标准的开漏脚一般只有输出的能力。

添加其它的判断电路，才能具备双向输入、输出的能力。

应用中需注意：

1.   开漏和开集的原理类似，在许多应用中我们利用开集电路代替开漏电路。

例如，某输入Pin要求由开漏电路驱动。

则我们常见的驱动方式是利用一个三极管组成开集电路来驱动它，即方便又节省成本。

如

3。

2. 上拉电阻R pull-up的 阻值 决定了 逻辑电平转换的沿的速度 。

阻值越大，速度越低功耗越小。

反之亦然。

Push-Pull输出就是一般所说的推挽输出，在CMOS电路里面应该较CMOS输出更合适，应为在CMOS里面的push－pull输出能力不可能做得双极那么大。

输出能力看IC内部输出极N管P管的面积。

和开漏输出相比，push－pull的高低电平由IC的电源低定，不能简单的做逻辑操作等。

 push－pull是现在CMOS电路里面用得最多的输出级设计方式。

at91rm9200 GPIO 模拟I接口时注意！

！

四.OC、OD

集电极开路门（集电极开路 OC 或源极开路OD）

open-drain是漏极开路输出的意思，相当于集电极开路（open-collector）输出，即ttl中的集电极开路（oc）输出。

一般用于线或、线与，也有的用于电流驱动。

open-drain是对mos管而言，open-collector是对双极型管而言，在用法上没啥区别。

开漏形式的电路有以下几个特点：

1.利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。

 或驱动比芯片电源电压高的负载.

2. 可以将多个开漏输出的Pin，连接到一条线上。

通过一只上拉电阻，在不增加任何器件的情况下，形成“与逻辑”关系。

这也是I，SMBus等总线判断总线占用状态的原理。

如果作为图腾输出必须接上拉电阻。

接容性负载时，下降延是芯片内的晶体管，是有源驱动，速度较快；上升延是无源的外接电阻，速度慢。

如果要求速度高电阻选择要小，功耗会大。

所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。

3.可以利用改变上拉电源的电压，改变传输电平。

例如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。

4.开漏Pin不连接外部的上拉电阻，则只能输出低电平。

一般来说，开漏是用来连接不同电平的器件，匹配电平用的。

5.正常的CMOS输出级是上、下两个管子，把上面的管子去掉就是OPEN-DRAIN了。

这种输出的主要目的有两个：

电平转换和线与。

6.由于漏级开路，所以后级电路必须接一上拉电阻，上拉电阻的电源电压就可以决定输出电平。

这样你就可以进行任意电平的转换了。

7.线与功能主要用于有多个电路对同一信号进行拉低操作的场合，如果本电路不想拉低，就输出高电平，因为OPEN-DRAIN上面的管子被拿掉，高电平是靠外接的上拉电阻实现的。

（而正常的CMOS输出级，如果出现一个输出为高另外一个为低时，等于电源短路。

）

8.OPEN-DRAIN提供了灵活的输出方式，但是也有其弱点，就是带来上升沿的延时。

因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电，所以当电阻选择小时延时就小，但功耗大；反之延时大功耗小。

所以如果对延时有要求，则建议用下降沿输出。

五.线或逻辑与线与逻辑

在一个结点（线）上, 连接一个上拉电阻到电源 VCC 或 VDD 和 n 个 NPN 或 NMOS 晶体管的集电极 C 或漏极 D, 这些晶体管的发射极 E 或源极 S 都接到地线上, 只要有一个晶体管饱和, 这个结点（线）就被拉到地线电平上.

因为这些晶体管的基极注入电流（NPN）或栅极加上高电平（NMOS）, 晶体管就会饱和, 所以这些基极或栅极对这个结点（线）的关系是或非 NOR 逻辑. 如果这个结点后面加一个反相器, 就是或 OR 逻辑.

注：

个人理解：

线与，接上拉电阻至电源。

（~A）&（~B）=~（A+B），由公式较容易理解线与此概念的由来 ；

如果用下拉电阻和 PNP 或 PMOS 管就可以构成与非 NAND 逻辑, 或用负逻辑关系转换与/或逻辑.

注：

线或，接下拉电阻至地。

（~A）+（~B）=~（AB）;

这些晶体管常常是一些逻辑电路的集电极开路 OC 或源极开路 OD 输出端. 这种逻辑通常称为线与/线或逻辑, 当你看到一些芯片的 OC 或 OD 输出端连在一起, 而有一个上拉电阻时, 这就是线或/线与了, 但有时上拉电阻做在芯片的输入端内.

顺便提示如果不是 OC 或 OD 芯片的输出端是不可以连在一起的, 总线 BUS 上的双向输出端连在一起是有管理的, 同时只能有一个作输出, 而其他是高阻态只能输入.