STM32 GPIO使用超强总结.docx
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STM32GPIO使用超强总结
STM32 GPIO使用
操作步骤：
1. 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）;
2. 声明一个GPIO_InitStructure结构体
例如：
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
3. 选择待设置的GPIO管脚
例如：
//选择待设置的GPIO第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：
GPIO_Init（GPIOC, &GPIO_InitStructure）;
7.其他应用
例：
将端口GPIOA的第10、15脚置1（高电平）
GPIO_SetBits（GPIOA, GPIO_Pin_10 |GPIO_Pin_15）;
例：
将端口GPIOA的第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_InitTypeDef GPIO_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_InitTypeDef structure
GPIO_InitTypeDef定义于文件“stm32f10x_gpio.h”：
typedef struct {
u16 GPIO_Pin;
GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;
GPIOMode_TypeDef GPIO_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_InitTypeDef GPIO_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：
u8 ReadValue;
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：
u16 ReadValue;
ReadValue = GPIO_ReadInputData（GPIOC）;
函数GPIO_ReadOutputDataBit
功能描述：
读取指定端口管脚的输出
例：
u8 ReadValue;
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：
u16 ReadValue;
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的第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的第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各种接口的措施：
4.1.1对于串口，假如最大波特率只需115.2k，那么用2M的GPIO的引脚速度就够了，既省电也噪声小。
4.1.2对于I2C接口，假如使用400k波特率，若想把余量留大些，那么用2M的GPIO的引脚速度或许不够，这时可以选用10M的GPIO引脚速度。
4.1.3对于SPI接口，假如使用18M或9M波特率，用10M的GPIO的引脚速度显然不够了，需要选用50M的GPIO的引脚速度。
4.2 GPIO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。
4.5 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。
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 T3、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。
如图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I2C，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。
如图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I2C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I2C，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
STM32引脚说明
GPIO是通用输入/输出端口的简称，是STM32可控制的引脚。
GPIO的引脚与外部硬件设备连接，可实现与外部通讯、控制外部硬件或者采集外部硬件数据的功能。
STM32F103ZET6芯片为144脚芯片，包括7个通用目的的输入/输出口（GPIO）组，分别为GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD、GPIOE、GPIOF、GPIOG，同时每组GPIO口组有16个GPIO口。
通常简略称为PAx、PBx、PCx、PDx、PEx、PFx、PGx，其中x为0-15。
STM32的大部分引脚除了当GPIO使用之外，还可以复用位外设功能引脚（比如串口），这部分在【STM32】STM32端口复用和重映射（AFIO辅助功能时钟） 中有详细的介绍。
GPIO基本结构
每个GPIO内部都有这样的一个电路结构，这个结构在本文下面会具体介绍。
这边的电路图稍微提一下：
保护二极管：
IO引脚上下两边两个二极管用于防止引脚外部过高、过低的电压输入。
当引脚电压高于VDD时，上方的二极管导通；当引脚电压低于VSS时，下方的二极管导通，防止不正常电压引入芯片导致芯片烧毁。
但是尽管如此，还是不能直接外接大功率器件，须加大功率及隔离电路驱动，防止烧坏芯片或者外接器件无法正常工作。
P-MOS管和N-MOS管：
由P-MOS管和N-MOS管组成的单元电路使得GPIO具有“推挽输出”和“开漏输出”的模式。
这里的电路会在下面很详细地分析到。
TTL肖特基触发器：
信号经过触发器后，模拟信号转化为0和1的数字信号。
但是，当GPIO引脚作为ADC采集电压的输入通道时，用其“模拟输入”功能，此时信号不再经过触发器进行TTL电平转换。
ADC外设要采集到的原始的模拟信号。
这里需要注意的是，在查看《STM32中文参考手册V10》中的GPIO的表格时，会看到有“FT
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