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STM32——GPIO（点亮LEDLED闪烁）

news 来源：原创 2024/9/19 0:48:07

一、什么是GPIO？

GPIO（通用输入输出接口）：

1.GPIO 功能概述

GPIO 是通用输入/输出（General Purpose I/O）的简称，既能当输入口使用，又能当输出口使用。端口，就是元器件上的一个引脚，可以通过软件去控制。

在大多数的时候，我们将IO口可以看为一个电子开关，通过向IO寄存器中写入相应的值，其输出的电平就随着寄存器的变化而变化，这是IO口的输出，在大多数的单片机中，需要去配置单片机的IO模式，是输入还是输出。

即需要预先初始化，配置GPIO的参数，再去使用GPIO。在51单片机中不支持这样的操作，即不能配置GPIO的参数，但在32我们就必须去配置GPIO从而完成某种功能。

输出功能：继电器、 LED、蜂鸣器等的控制
输入功能：传感器状态、高低电平等信息的读取
复用功能：片内外设的对外接口
时序模拟：模拟 SPI、I2C 和 UART 等常用接口的时序

2.端口和引脚

（1）端口（PORT）： 独立的外设子模块，包括多个引脚，通过多个硬件寄存器控制引脚。
GPIO 模块由端口 GPIOA、GPIOB、GPIOC 等多个独立的子模块构成。

例如：端口 GPIOA 包括 PA0 ～ PA15 这 16 个引脚，通过 10 个硬件寄存器控制引脚工作。

（2）引脚（PIN）：对应微控制器的一个管脚，归属于端口，由端口寄存器的对应位控制。
PA0，属于端口 GPIOA，输出电平由端口 GPIOA 的输出数据寄存器 GPIOA_ODR 的第 0 位决定。

3.GPIO电路

注： VDD_FT 对5V容忍I/O脚是特殊的，它与VDD不同

4.GPIO的8种工作模式

输入浮空：输入用，完全浮空，IO状态不定，由外部环境决定
输入上拉：输入用，内部下拉，IO默认是高电平
输入下拉：空闲时，IO默认是低电平
模拟功能：专门用于模拟信号的输入输出，如ADC/DAC
开漏输出：不能输出高电平，必须由外部或内部上拉电阻才能输出高电平，如软件IIC的SDL、SCL等
推挽输出：高低电平的驱动能力强，25ma 通用输出
开漏式复用功能：可输出高低电平，片上外设功能（硬件IIC的SDL、SCL等）
推挽式复用功能：可输出高低电平，驱动力强，由其他外设控制输出

二、GPIO配置步骤

1、点亮LED代码演示

#include "stm32f10x.h"                  // Device headerint main(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE); //使能时钟GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init (GPIOA ,&GPIO_InitStruct);GPIO_ResetBits(GPIOA ,GPIO_Pin_0);while(1){}
}

可以看到，实物图中LED灯一端接的+极，另一端接的A0，因此想要LED点亮，就需要给A0低电平，用GPIO_ResetBits(GPIOA ,GPIO_Pin_0)函数就能实现，相反如果LED灯一端接的负极，那么此时A0就应该给予高电平才会亮，也就是使用GPIO_SetBits(GPIOA ,GPIO_Pin_0)函数;同样，如果使用GPIO_WriteBit(GPIOA ,GPIO_Pin_0,Bit_RESET)函数也可以将LED点亮，与前面两个函数区别的是这个函数多了一个参数，而就是这个参数决定了赋予高电平函数低电平。

但要注意：以上均是在GPIO推挽输出的模式下进行的，如果模式不同，高电平与低电平的驱动力不同，此时如果把GPIO换成开漏输出模式，此时只有低电平才具有驱动能力，那就意味着如果想要点灯，那么LED一端只能接+极，A0口给低电平才能够点亮LED，反正如果一段给低电平，A0口给高电平是不会点亮的，因为高电平是没有驱动能力的，无法驱动LED点亮

以上就是这三个函数的用法。

2、GPIO配置步骤

（1）使能时钟（使用RCC开启GPIO的时钟）

以上三个是最为常用的外设时钟控制

RCC AHB外设时钟控制
RCC APB2外设时钟控制
RCC APB1外设时钟控制

在点灯代码中我们使用的是：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE)

右键点击就可以跳转到rcc.c文件里面的函数定义

第一个参数就是选择哪个外设（蓝笔），第二个参数就是使能或失能（红笔）

（2）使用GPIO_Init函数初始化GPIO

GPIO_Init (GPIOA ,&GPIO_InitStruct)

这个函数的作用是通过结构体的参数（GPIO_InitStruct）来定义GPIO口（GPIOA）；

所以接下来我们需要定义一个结构体变量，然后给结构体赋值，最后调用这个函数，也就是代码里面的：GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;其中GPIO_InsStruct为结构体变量的名字。

学过C语言的都知道，这里定义了一个结构体，它的子成员为GPIO_Pin、GPIO_Speed、GPIO_Mode,这个结构体的名字为GPIO_InitTypeDef

上图中这四个为GPIO的读取函数，紧接着的下面的四个为GPIO的写入函数；通过这8个函数就可以实现对GPIO口的读写。GPIO_ResetBits(GPIOA ,GPIO_Pin_0);这里就是对IO口进行赋予低电平，前面实物图下方也有介绍过。

然后我们要复制结构体的名字通过点（.）把它的子成员引出，也就是

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode

GPIO_InitStruct.GPIO_Pin
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed

然后进行赋值：GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

怎么样进行赋值呢？还是老样子先跳转到函数定义处：

然后

进行模式选择；其他的速度以及引脚也是同理进行操作选择复制即可。

三、LED闪烁

有了前面的基础，学习过51的都知道，只需要加上一个延时函数即可完成LED闪烁：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"int main(void)
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init (GPIOA ,&GPIO_InitStruct);while(1){GPIO_WriteBit(GPIOA ,GPIO_Pin_0,Bit_RESET);Delay_ms(500);GPIO_WriteBit(GPIOA ,GPIO_Pin_0,Bit_SET);Delay_ms(500);}
}