嵌入式系統學習——STM32之GPIO
STM32庫函數說明及示例(版本V1.4.0)
----第一篇：GPIO庫
文檔說明和約定：
該文檔主要是對STM32F4各個模塊的庫進行翻譯和說明。文檔中加入了作者的一些理解，建議和小貼士。并且在文檔最后，加入了一些使用該庫模塊的案例。希望大家通過對該文檔的閱讀，可以更好的使用STM32的庫函數進行學習和項目開發。之所以選用1.4.0版本進行翻譯和說明，因為該版本群眾基礎較好，有大量的使用者和相關資料。后續也會推出新版本庫和CubeMX庫的翻譯和說明，希望大家喜歡和支持。如果大家覺得文檔有什么問題，麻煩請提出，如果確認問題存在，作者會及時修改。
相關術語說明：
gpio：通用輸入輸出接口
gpio管腳：一個io管腳，這個管腳可以有多個配置。在庫函數中用GPIO_Pin_1這樣的宏定義表示
gpio端口(gpio分組)：一組gpio管腳的信息。在庫函數中用宏定義GPIOA GPIOB等表示
1 gpio庫說明
庫文件名：stm32f4xx_gpio.c
文檔提示翻譯：
如何使用這個驅動
(1) 使用RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOx, ENABLE)函數使能GPIO的AHB總線時鐘。
(2) 使用GPIO_Init()函數對每個引腳進行四種可能的配置
《1》 輸入狀態：Floating(浮空), Pull-up(上拉), Pull-down(下拉)
《2》 輸出狀態：Push-Pull (上拉下拉)(Pull-up(上拉), Pull-down(下拉) or no Pull(不上拉也不下拉))，Open Drain(開漏) (Pull-up(上拉), Pull-down(下拉) or no Pull(不上拉也不下拉))，在輸出模式，速度配置成2MHZ,25MHZ,50MHZ和100MHZ.
《3》 第二功能：上拉下拉和開漏
《4》 模擬：當一個管腳被用作ADC通道或者DAC輸出的時候，需要配置成此模式
(3) 外設的第二功能：
《1》 在ADC和DAC模式，使用GPIO_InitStruct->GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN把需要的管腳配置成模擬模式
《2》 對于其它的管腳(定時器，串口等)：
l 使用GPIO_PinAFConfig()函數把管腳和需要的第二功能進行連接
l 使用GPIO_InitStruct->GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF把需要的管腳配置成第二功能模式
l 通過成員變量GPIO_PuPd, GPIO_OType and GPIO_Speed選擇類型，上拉下拉和輸出速度
l 調用函數GPIO_Init()
(4) 在輸入模式，使用函數GPIO_ReadInputDataBit()得到配置好管腳的電平
(5) 在輸出模式，使用函數GPIO_SetBits()/GPIO_ResetBits()設置配置好IO的高低電平
(6) 在復位過程和剛剛復位后，第二功能是無效的，GPIO被配置成了輸入浮空模式(JTAG管腳除外)
(7) 當LSE振蕩器關閉的時候，LSE振蕩器管腳OSC32_IN和OSC32_OUT可以作為通過IO來使用(分別用PC14和PC15表示)。LSE的優先級高于GPIO函數
(8) 當HSE振蕩器關閉的時候，HSE振蕩器管腳OSC_IN和OSC_OUT可以作為通用IO(PH0，PH1)來使用。HSE的優先級高于GPIO函數。
2 具體函數說明
初始化和配置相關函數
1. void GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef* GPIOx)
函數解釋：gpio的反初始化函數，該函數的作用是把GPIO相關的寄存器配置成上電復位后的默認狀態，在第一次初始化前或者不再使用某一個接口后可以調用該函數。
函數參數說明：GPIOx：gpio的分組，如GPIOA GPIOB GPIOC等的宏定義(這些宏定義在頭文件stm32f4xx.h中，由廠家寫好，我們直接使用即可)
2. void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef*GPIO_InitStruct)
函數解釋：gpio的初始化函數，該函數的作用是對io進行初始化。
函數參數說明：(1)GPIOx：gpio的分組，如GPIOA GPIOB GPIOC等的宏定義。
(2)GPIO_InitStruct：gpio的初始化相關結構體。該結構體里面的成員變量決定了我們具體的初始化參數。以下進行說明：
l GPIO_Pin：指定具體的IO腳，如GPIO_Pin_0 GPIO_Pin_1這樣的宏定義，這些宏由廠家寫好，我們直接使用即可。
l GPIO_Mode：指定gpio的模式，有以下四種模式：
GPIO_Mode_IN(輸入)，GPIO_Mode_OUT(輸出)，GPIO_Mode_AF(第二功能)，GPIO_Mode_AN(模擬)，可以直接使用這四種宏定義。
l GPIO_Speed：指定IO的最快翻轉速度，也就是當使用IO產生頻率(如PWM)的最快速度。有以下四種速度的配置：
GPIO_Low_Speed (低速)，GPIO_Medium_Speed(中等速度)，GPIO_Fast_Speed(快速)，GPIO_High_Speed(高速)，可以直接使用這四種宏定義。
l GPIO_OType：指定選擇管腳的輸出類型，有以下兩種配置：
GPIO_OType_PP (推挽方式輸出),GPIO_OType_OD(開漏方式輸出)，可以直接使用這兩種宏定義。
Tips:
推挽輸出：推挽輸出就是單片機引腳可以直接輸出高電平電壓。低電平時接地，高電平時輸出單片機電源電壓。這種方式可以不接上拉電阻。但如果輸出端可能會接地的話，這個時候輸出高電平可能引發單片機運行不穩定，甚至可能燒壞引腳。推挽方式的驅動力更大。
開漏輸出：開漏輸出就是不輸出電壓，低電平時接地，高電平時不接地。如果外接上拉電阻，則在輸出高電平時電壓會拉到上拉電阻的電源電壓。這種方式適合在連接的外設電壓比單片機電壓低的時候。
l GPIO_PuPd。指定選擇管腳的上拉和下拉模式。有如下三種配置：
GPIO_PuPd_NOPULL(不上拉也不下拉)，GPIO_PuPd_UP(上拉)，GPIO_PuPd_DOWN(下拉)。Tips：這些都是IO的內部上拉或者下拉模式，也可以接上拉和下拉電阻通過硬件進行外部上拉和外部下拉。
3. void GPIO_StructInit(GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
函數解釋：gpio結構體的初始化。對GPIO_InitStruct結構體進行默認配置
函數參數說明：GPIO_InitStruct，直接傳入該結構體的指針，在該函數內會對結構體進行初始化。
4. void GPIO_PinLockConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
函數解釋：鎖定gpio的寄存器，鎖定的寄存器是GPIOx_MODER,GPIOx_OTYPER, GPIOx_OSPEEDR,GPIOx_PUPDR, GPIOx_AFRL and GPIOx_AFRH。在下一次復位前，被鎖定的管腳不能被修改。
函數參數說明：GPIOx：gpio的分組(如GPIOA,GPIOB等)。GPIO_Pin：具體的gpio管腳(如GPIO_Pin_0 GPIO_Pin_1這樣的宏定義)
GPIO的讀寫函數
1. uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_tGPIO_Pin)
函數解釋：讀取io輸入管腳的值
函數參數說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口;GPIO_Pin：具體的gpio管腳
函數返回值說明：輸入管腳的值Bit_SET(高電平) Bit_RESET(低電平)
2. uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx)
函數解釋：讀取輸入io數據，該函數用于讀取一個IO分組的所有數據
函數參數說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口
函數返回值說明：一個io端口的所有數據 (輸入狀態)
3. uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_tGPIO_Pin)
函數解釋：讀取io輸出管腳的值
函數參數說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口;GPIO_Pin：具體的gpio管腳
函數返回值說明：輸出管腳的值Bit_SET(高電平) Bit_RESET(低電平)
4. uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx)
函數解釋：讀取輸出io分組/端口的值
函數參數說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口
函數返回值說明：一個io端口的所有數據 (輸出狀態)
5. void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
函數解釋：對io管腳進行置位(輸出高電平)。這個函數使用GPIOx_BSRR寄存器來實現原子讀或者修改操作。在這種情況下，在讀和修改訪問時發生一個IRQ中斷是沒有危險的。
函數參數說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口;GPIO_Pin：具體的gpio管腳或者是io管腳的組合
6. void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
函數解釋：對io管腳進行復位(輸出低電平)。這個函數使用GPIOx_BSRR寄存器來實現原子讀或者修改操作。在這種情況下，在讀和修改訪問時發生一個IRQ中斷是沒有危險的。
函數參數說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口;GPIO_Pin：具體的gpio管腳或者是io管腳的組合
7. void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitActionBitVal)
函數解釋：對某一位進行寫入操作
函數參數說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口;GPIO_Pin：具體的gpio管腳;BitVal：寫入高電平或者低電平(Bit_RESET：寫入低電平 Bit_SET：寫入高電平)
8. void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal)
函數解釋：對gpio端口進行寫入操作，適用于對統一端口的多個管腳的寫入
函數參數說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口; BitVal：寫入高電平或者低電平(Bit_RESET：寫入低電平Bit_SET：寫入高電平)
9. void GPIO_ToggleBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
函數解釋：翻轉指定的gpio口，也就是說，如果當前的io是低電平，則變成高電平，如果當前io是高電平，則變成低電平
函數參數說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口;GPIO_Pin：具體的gpio管腳。
Gpio復用功能配置函數
1. void GPIO_PinAFConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_PinSource,uint8_t GPIO_AF)
函數解釋：改變指定管腳的映射關系。即配置指定管腳的復用功能。
函數參數說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口;GPIO_PinSource：具體要配置成復用功能的管腳(如GPIO_Pin_0 GPIO_Pin_1這樣的宏定義);GPIO_AF：選擇該管腳要使用的復用功能。有如下配置：(注意：復用功能的配置要和實際管腳支持的復用功能匹配)
GPIO_AF_RTC_50Hz: Connect RTC_50Hz pin toAF0 (default after reset)
GPIO_AF_MCO: Connect MCO pin (MCO1 and MCO2)to AF0 (default after reset)
GPIO_AF_TAMPER: Connect TAMPER pins(TAMPER_1 and TAMPER_2) to AF0 (default after reset)
GPIO_AF_SWJ: Connect SWJ pins (SWD andJTAG)to AF0 (default after reset)
GPIO_AF_TRACE: Connect TRACE pins to AF0(default after reset)
GPIO_AF_TIM1: Connect TIM1 pins to AF1
GPIO_AF_TIM2: Connect TIM2 pins to AF1
GPIO_AF_TIM3: Connect TIM3 pins to AF2
GPIO_AF_TIM4: Connect TIM4 pins to AF2
GPIO_AF_TIM5: Connect TIM5 pins to AF2
GPIO_AF_TIM8: Connect TIM8 pins to AF3
GPIO_AF_TIM9: Connect TIM9 pins to AF3
GPIO_AF_TIM10: Connect TIM10 pins to AF3
GPIO_AF_TIM11: Connect TIM11 pins to AF3
GPIO_AF_I2C1: Connect I2C1 pins to AF4
GPIO_AF_I2C2: Connect I2C2 pins to AF4
GPIO_AF_I2C3: Connect I2C3 pins to AF4
GPIO_AF_SPI1: Connect SPI1 pins to AF5
GPIO_AF_SPI2: Connect SPI2/I2S2 pins to AF5
GPIO_AF_SPI4: Connect SPI4 pins to AF5
GPIO_AF_SPI5: Connect SPI5 pins to AF5
GPIO_AF_SPI6: Connect SPI6 pins to AF5
GPIO_AF_SAI1: Connect SAI1 pins to AF6 forSTM32F42xxx/43xxx devices.
GPIO_AF_SPI3: Connect SPI3/I2S3 pins to AF6
GPIO_AF_I2S3ext: Connect I2S3ext pins toAF7
GPIO_AF_USART1: Connect USART1 pins to AF7
GPIO_AF_USART2: Connect USART2 pins to AF7
GPIO_AF_USART3: Connect USART3 pins to AF7
GPIO_AF_UART4: Connect UART4 pins to AF8
GPIO_AF_UART5: Connect UART5 pins to AF8
GPIO_AF_USART6: Connect USART6 pins to AF8
GPIO_AF_UART7: Connect UART7 pins to AF8
GPIO_AF_UART8: Connect UART8 pins to AF8
GPIO_AF_CAN1: Connect CAN1 pins to AF9
GPIO_AF_CAN2: Connect CAN2 pins to AF9
GPIO_AF_TIM12: Connect TIM12 pins to AF9
GPIO_AF_TIM13: Connect TIM13 pins to AF9
GPIO_AF_TIM14: Connect TIM14 pins to AF9
GPIO_AF_OTG_FS: Connect OTG_FS pins to AF10
GPIO_AF_OTG_HS: Connect OTG_HS pins to AF10
GPIO_AF_ETH: Connect ETHERNET pins to AF11
GPIO_AF_FSMC: Connect FSMC pins to AF12
GPIO_AF_FMC: Connect FMC pins to AF12 forSTM32F42xxx/43xxx devices.
GPIO_AF_OTG_HS_FS: Connect OTG HS(configured in FS) pins to AF12
GPIO_AF_SDIO: Connect SDIO pins to AF12
GPIO_AF_DCMI: Connect DCMI pins to AF13
GPIO_AF_LTDC: Connect LTDC pins to AF14 forSTM32F429xx/439xx devices.
GPIO_AF_EVENTOUT: Connect EVENTOUT pins toAF15
代碼示例：
示例一：把gpioa6配置成輸出管腳，并配置成高電平
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin= GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode= GPIO_Mode_OUT;
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd= GPIO_PuPd_UP;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);
示例二：把gpioe4配置成輸入
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE,ENABLE);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin= GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IN;
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd= GPIO_PuPd_UP;
GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);
示例三：配置復用功能 PA9 PA10 配置成串口1的收發接口
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);//使能GPIOA時鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//使能USART1時鐘
//串口1對應引腳復用映射
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1);//GPIOA9復用為USART1
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);//GPIOA10復用為USART1
//USART1端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10; //GPIOA9與GPIOA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AF;//復用功能
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz; //速度50MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_OType= GPIO_OType_PP; //推挽復用輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd= GPIO_PuPd_UP; //上拉
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//初始化PA9，PA10
編輯：admin 最后修改時間：2018-05-18
