GPIO介绍一

和时间的作用一样,空间每时每刻都能引起他内心的变化,在某些情况下空间起到的作用更大。它和时间一样也会让人忘记某些事情,但在某些时刻我们只能够脱离周围环境的控制,回到无拘无束的原始状态才能够忘记那些事情。有人说,时间是一条忘川,但是到别处去换换空气也像是在忘川里面饮一瓢水,尽管作用没有那么彻底,却能够让人忘得更快。

在STM32芯片上,I/O引脚可以被软件设置成不同的功能,比如说输入,输出功能。正是由于这些I/O引脚可以被配置,所以它的名字为general purpose i/o。对于我们的STM32芯片来说,它的I/O引脚又被分为7个组,分别为GPIOA,GPIOB,GPIOC,GPIOD,GPIOE,GPIOF,GPIOG,而且对于我们的每个组来说它们都是拥有16个引脚,所以说对于我们的STM32芯片来说,他就拥有7x16=112个I/O引脚。


而对于我们实际使用来说,通常情况下我们是利用某个GPIO组的特定几个引脚,接着对其进行写或者读。那么问题来了,怎么利用代码实现呢?
将这个问题分层:1.首先就是从某个GPIO组里面指定想要的引脚;2.接着就是配置这个引脚的功能,到底是输出还是输入或者其它;3.接着就是使用这个引脚了,对其进行读或者写。


要控制GPIO端口,就得配置相关的寄存器


1.GPIO的配置寄存器

总共有七个,如下所示:

  • 端口配置低寄存器 GPIOX_CRL:设置GPIO的特定功能
  • 端口配置高寄存器 GPIOX_CRH:设置GPIO的特定功能
  • 端口输入数据寄存器 GPIOX_IDR:保存了了GPIO的输入数据
  • 端口输出数据寄存器 GPIOX_ODR:保存了GPIO的输出数据
  • 端口位设置/清除寄存器 GPIOX_BSRR
  • 端口位清除寄存器 GPIOX_BRR
  • 端口配置锁定寄存器 GPIOX_LCKR:锁定GPIO的配置,使得配置不可再被修改

需要注意的是,对于每组GPIO,它们都拥有各自的配置寄存器互不干扰。


为什么需要两个GPIOX_CR(分别为GPIOX_CRL,GPIOX_CRH)?答案是因为在STM32中,每个引脚的模式需要4个位进行控制,而一组GPIO端口中,它们总共有16个引脚,所以说需要16x4=64个位来进行配置,并且由于我们是32位机器,所以内部寄存器也是32位的,所以需要两个寄存器来配置GPIO引脚的模式。这两个寄存器分别为GPIOX_CRL和GPIOX_CRH,其中GPIOX_CRL对应的是GPIOX组的pin0-pin7引脚;GPIOX_CRH对应的是GPIOX组的pin8-pin15引脚。


2.引脚模式及功能配置寄存器介绍 GPIOX_CR

为什么在STM32中控制一个引脚需要4位来设置,2位不够吗(如果是2位的话那么就只需要1个寄存器了)?答案是由于引脚模式多了一点,2位的话只能表示4种不够。每个引脚的模式由寄存器的4个位控制,每4位又分为CNFy[1:0]以及MODEy[1:0],其中y表示的是第y个引脚,CNFy[1:0]这两位是用来控制引脚配置的;MODEy[1:0]这两位是用来控制引脚的模式以及最高速度的。需要注意的是,MODEy在低位,CNFy在高位。

下面可以看一个例子:当将GPIOX_CRH寄存器的第28,29位设置为11,第30,31位设置为00的话,那么则说明我们利用程序使得GPIOX组的第15个引脚设置为了输出模式并且最大速度为50mhz的通用推挽输出模式。

下面可以介绍一下控制某个引脚的4个位:MODEy[1:0]以及CRFy[1:0]设置的值以及所对应的功能:

MODEy[1:0]功能
00 输入模式,这是引脚复位后的默认状态
01 输出模式,最大速度为10mhz
10 输出模式,最大速度为2mhz
11 输出模式,最大速度为50mhz
CNFy[1:0]功能
00 模拟输入模式
01 浮空输入模式,这是复位后的状态
10 上拉/下拉输入模式
11 保留功能
00 通用推挽输出模式
01 通用开漏输出模式
10 复用功能推挽输出模式
11 复用功能开漏输出模式

3.位设置/清除配置寄存器 GPIOX_BSRR

每一组的GPIO都有一个表示位设置/重设置的32位的寄存器。我们知道,每组GPIO各自拥有16个引脚,所以说我们GPIOX_BSRR寄存器是这样分配的:低16位用来配置Bit Set,后16位用来配置Bit Reset。而对应Bit Set以及Bit Reset设置的具体情况如下:

16位里面第y位的值 Bit Set: GPIOX_BSRR的前16位
0 表示GPIOX这组端口的第y引脚对应的ODRy不产生影响
1 表示GPIOX这组端口的第y引脚对应的ODRy位为1
16位里面第y位的值 Bit Reset: GPIOX_BSRR的后16位
0 表示GPIOX这组端口的第y引脚对应的ODRy不产生影响
1 表示GPIOX这组端口的第y引脚对应的ODRy位为0

需要注意的地方,如果同时设置了某个引脚的BS位以及BR位的话,那么BS位起作用。

举例,对x端口的GPIOX_BSRR寄存器的第0位进行写1,则表明x端口的第0引脚输出为高电平。如果想要x端口的第0引脚输出低电平的话,那么则需要对X端口的GPIOX_BSRR寄存器索引位置为16位的位置设置为1。

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