【STM32】GPIO和AFIO标准库使用框架

本篇博客重点在于标准库函数的理解与使用,搭建一个框架便于快速开发

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GPIO框架汇总

AFIO引脚重映射框架

AFIO中断配置框架


GPIO简介

GPIO(General Purpose Input Output),通用输入输出口

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,可以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,可以模拟通信协议接收数据等

GPIO时钟使能

已知所有GPIO都在APB2总线(如图)

再由RCC时钟树,需要使能APB2外设的GPIO时钟

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

第一个参数选择 RCC_APB2Periph_GPIOX(X为A,B,C...)

第二个参数 为 ENABLE

在每一次复位以后,所有除SRAM和 FLITF以外的外设都被关闭,在使用一个外设之前,必须设置寄存器RCC_AHBENR来打开该外设的时钟。

GPIO初始化

工作模式

复位后,I/O端口被配置成浮空输入模式

GPIO有8种工作模式

输入模式

|------|-----------------------|
| 输入模式 | 标准库枚举定义 |
| 浮空输入 | GPIO_Mode_IN_FLOATING |
| 上拉输入 | GPIO_Mode_IPU |
| 下拉输入 | GPIO_Mode_IPD |
| 模拟输入 | GPIO_Mode_AIN |

输出模式

|--------|------------------|
| 输出模式 | 标准库枚举定义 |
| 推挽输出 | GPIO_Mode_Out_PP |
| 开漏输出 | GPIO_Mode_Out_OD |
| 复用推挽输出 | GPIO_Mode_AF_PP |
| 复用开漏输出 | GPIO_Mode_AF_OD |

推挽输出默认输出低电平

1.如果把端口配置成复用输出功能,则引脚和输出寄存器断开,并和片上外设的输出信号连接。

2.如果软件把一个GPIO脚配置成复用输出功能,但是外设没有被激活,它的输出将不确定

3.外设可以读取输入模式下GPIO值,例如定时器输入捕获和编码器模式等

GPIO中每一位的具体电路结构:

图片来源:STM32入门教程-2023版 细致讲解 中文字幕_哔哩哔哩_bilibili

选择引脚

选择你需要的引脚:GPIO_Pin_X X为1,2 ...

输出速度

GPIO的输出速度可以限制输出引脚的最大翻转速度(为了低功耗和稳定性)

有三个选择:

最大输出速度为10MHz

最大输出速度为2MHz

最大输出速度为50MHz

(输出速度,输入模式下无作用)

函数应用

GPIO初始化框架

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

8个电平读写函数

实际是读写寄存器

写端口电平

即写输出模式下输出的电平

设置高电平

通过*|*可以设置多个端口

GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_1);

设置低电平

通过*|*可以设置多个端口

GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_13);

一位写入

GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_RESET);
//GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)0);也可

十六位整体写入

GPIO_Write(GPIOA, ~0x0001);

读端口电平

读取一位输入端口电平

uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

读取十六位输入端口电平

uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

读取一位输出端口电平

uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

读取十六位输出端口电平

uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

GPIO框架汇总

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

//8个读写函数
uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);
uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);
void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);
void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);

默认复用功能不需要AFIO,设置复用输出模式即可

AFIO简介

AFIO(Alternate Function I/O),复用IO口。即一个IO口用在多个外设上,以节省IO资源,提高IO利用率。

作用:复用功能引脚重映射;中断引脚选择

AFIO时钟使能

同GPIO一样,AFIO在APB2总线。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

1.引脚重映射

调用一个函数即可

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2, ENABLE);

部分引脚复位后有默认复用功能,需要先解除复用变为普通的GPIO,再使用 引脚重映射函数。例如:

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2, ENABLE);

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

来自:参考手册

AFIO引脚重映射框架

//选择重映射的IO口为普通GPIO口
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2, ENABLE);

//选择重映射的IO口不是普通GPIO口
//需要解除复用功能,变为普通GPIO口

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2, ENABLE);

2.中断引脚选择

事件控制寄存器(AFIO_EVCR)

AFIO中断配置框架

	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//输出速度,输入无用
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	
    GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource12);
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