【stm32】GPIO介绍及使用

GPIO介绍及使用

一、GPIO简介
- 二、GPIO基本结构
- 三、GPIO位结构
- 四、GPIO模式
- - [1. 浮空/上拉/下拉输入](#1. 浮空/上拉/下拉输入)
  - 2.模拟输入
  - [3. 开漏/推挽输出](#3. 开漏/推挽输出)
  - 4.复用开漏/推挽输出
- 五、LED和蜂鸣器简介

一、GPIO简介

GPIO（General Purpose Input Output）通用输入输出口
可配置为8种输入输出模式
引脚电平：0V~3.3V，部分引脚可容忍5V
输出模式下可控制端口输出高低电平，用以驱动LED、控制蜂鸣器、模拟通信协议输出时序等
输入模式下可读取端口的高低电平或电压，用于读取按键输入、外接模块电平信号输入、ADC电压采集、模拟通信协议接收数据等

二、GPIO基本结构

GPIO 外设挂载在APB2总线上

三、GPIO位结构

１.推挽输出模式：

\qquad P-MOS和N-MOS均有效，数据寄存器为1时，P-MOS导通，N-MOS断开，输出接到VDD，输出高电平；数据寄存器为０时，P-MOS断开，N-MOS导通，输出接到VSS，输出低电平。这种模式下，高低电平均有较强的驱动能力，所以推挽输出模式也可以叫强推输出模式，在推挽输出模式下，STM32对I0口具有绝对的控制权，高低电平都由STM32控制。

２.开漏输出模式：

\qquad P-MOS是无效的，只有N-MOS在工作，数据寄存器为1时，N-MOS断开，这时输出相当于断开，也就是高阻模式，数据寄存器为0时，N-MOS导通，输出直接接到VSS，也就是输出低电平。这种模式下，只有低电平有驱动能力，高电平是没有驱动能力的。
\qquad 用途：开漏模式可以作为通信协议的驱动方式，如12C通信的引脚，就是使用的开漏模式，在多机通信的情况下，这个模式可以避免各个设备的相互干扰，另外开漏模式还可以用于输出5V的电平信号。

３.关闭状态：

\qquad 当引脚配置为输入模式的时候，两个MOS管都无效，也就是输出关闭，端口的电平由外部信号来控制

四、GPIO模式

通过配置GPIO的端口配置寄存器，端口可以配置成以下8种模式

1. 浮空/上拉/下拉输入

\qquad 由图可以看出，在输入模式下，输出驱动器是断开的（无效），端口只能输入而不能输出，输入驱动器上两个电阻可以选择为上拉工作、下拉工作或者都不工作，对应的就是上拉输入、下拉输入和浮空输入，然后输入通过施密特触发器（TTL肖特基触发器）进行波形整形后，连接到输入数据奇存器。

2.模拟输入

\qquad 模拟输入模式下，输出是断开的（无效的），输入的施密特触发器（TTL肖特基触发器）也是关闭的无效状态,所以整个GPI0的输入输出都是不起作用的，只有模拟输入是有效的，也就是从引脚直接接入片上外设，也就是ADC，所以，当我们使用ADC的时候，将引脚配置为模拟输入即可，其它时候是用不到模拟输入的

3. 开漏/推挽输出

\qquad 输出是由输出数据寄存器控制的，P-MOS如果无效，就是开漏输出，如果P-MOS和N-MOS都有效，就是推挽输出，另外还可以看到，在输出模式下，输入模式也是有效的。但是在上面的电路图中，在输入模式下，输出都是无效的，这是因为，一个端口只能有一个输出，但可以有多个输入，所以当配置成输出模式的时候，内部也可以输入，不会影响输出。

4.复用开漏/推挽输出

\qquad 可以看到通用的输出输出数据寄存器是没有连接的，引脚的控制权转移到了片上外设，由片上外设来控制，在输入部分，片上外设也可以读取引脚的电平，同时普通的输入也是有效的，顺便接收一下电平信号
\qquad 在GPIO的这8种模式中，除了模拟输入这个模式会关团数字的输入功能，在其他的7个模式中，所有的输入都是有效的

片内外设、片上外设和片外外设的区别片内外设就是片上外设，同一种意思不同说法。

片内外设：指的是在芯片内部，但是不属于ARM内核的外部设备（如串口模块、Flash、IIC模块、SPI通信模块、ADC、DAC模块）片外外设：独立于芯片外部的设备（如SD卡，显示屏等）

五、LED和蜂鸣器简介

1.LED：发光二极管，正向通电点亮，反向通电不亮

发光二极管如何分辨正负极：

如果是引脚没有剪过的LED，那其中长脚是正极，短脚是负极

通过LED内部也可以看正负极，较小的一半是正极，较大的一半是负极

2.有源蜂鸣器：内部自带振荡源，将正负极接上直流电压即可持续发声，频率固定

有源蜂鸣器内部电路中用了一个三极管开关来进行驱动，在VCC和GND分别接上正负极的供电，中间引脚接低电平，蜂鸣器响，接高电平，蜂鸣器关闭，即低电平触发。

3.无源蜂鸣器：内部不带振荡源，需要控制器提供振荡脉冲才可发声，调整提供振荡脉冲的频率，可发出不同频率的声音

c 复制代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

// LED 500ms闪烁一次
int main(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	while (1)
	{
		GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);//LED 500ms闪烁一次
		Delay_ms(500);
		GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
		Delay_ms(500);
		
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_RESET);
		Delay_ms(500);
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_SET);
		Delay_ms(500);
		
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)0);
		Delay_ms(500);
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)1);
		Delay_ms(500);
	}
}

c 复制代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

// 流水灯效果
int main(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_All;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	while (1)
	{
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0001);	//0000 0000 0000 0001
		Delay_ms(100);
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0002);	//0000 0000 0000 0010
		Delay_ms(100);
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0004);	//0000 0000 0000 0100
		Delay_ms(100);
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0008);	//0000 0000 0000 1000
		Delay_ms(100);
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0010);	//0000 0000 0001 0000
		Delay_ms(100);
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0020);	//0000 0000 0010 0000
		Delay_ms(100);
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0040);	//0000 0000 0100 0000
		Delay_ms(100);
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0080);	//0000 0000 1000 0000
		Delay_ms(100);
	}
}

c 复制代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

// 蜂鸣器响
int main(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	
	while (1)
	{
		GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
		Delay_ms(100);
		GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
		Delay_ms(100);
		GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
		Delay_ms(100);
		GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
		Delay_ms(700);
	}
}