stm32 GPIO

GPIO基本结构

说明：

• 保护二极管：IO引脚上下两边两个二极管用于防止引脚外部过高、过低的电压输入。当引脚电压高于VDD时，上方的二极管导通；当引脚电压低于VSS时，下方的二极管导通，防止不正常电压引入芯片导致芯片烧毁。但是尽管如此，还是不能直接外接大功率器件，须加大功率及隔离电路驱动，防止烧坏芯片或者外接器件无法正常工作。
• P-MOS管和N-MOS管：由P-MOS管和N-MOS管组成的单元电路使得GPIO具有“推挽输出”和“开漏输出”的模式。这里的电路会在下面很详细地分析到。
• TTL肖特基触发器：信号经过触发器后，模拟信号转化为0和1的数字信号。但是，当GPIO引脚作为ADC采集电压的输入通道时，用其“模拟输入”功能，此时信号不再经过触发器进行TTL电平转换。ADC外设要采集到的原始的模拟信号。

  浮空输入模式

浮空输入模式下，I/O端口的电平信号直接进入输入数据寄存器。也就是说，I/O的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定；如果在该引脚悬空（在无信号输入）的情况下，读取该端口的电平是不确定的。

上拉输入模式

上拉输入模式下，I/O端口的电平信号直接进入输入数据寄存器。但是在I/O端口悬空（在无信号输入）的情况下，输入端的电平可以保持在高电平；并且在I/O端口输入为低电平的时候，输入端的电平也还是低电平。

下拉输入模式

下拉输入模式下，I/O端口的电平信号直接进入输入数据寄存器。但是在I/O端口悬空（在无信号输入）的情况下，输入端的电平可以保持在低电平；并且在I/O端口输入为高电平的时候，输入端的电平也还是高电平。

模拟输入模式

模拟输入模式下，I/O端口的模拟信号（电压信号，而非电平信号）直接模拟输入到片上外设模块，比如ADC模块等等。

开漏输出模式

和厕所的浮阀一样，没有信号时，电平上下浮动，有输出时（相当于浮阀被按下），电平被拉低。

开漏输出模式下，通过设置位设置/清除寄存器或者输出数据寄存器的值，途经N-MOS管，最终输出到I/O端口。这里要注意N-MOS管，当设置输出的值为高电平的时候，N-MOS管处于关闭状态，此时I/O端口的电平就不会由输出的高低电平决定，而是由I/O端口外部的上拉或者下拉决定；当设置输出的值为低电平的时候，N-MOS管处于开启状态，此时I/O端口的电平就是低电平。同时，I/O端口的电平也可以通过输入电路进行读取；注意，I/O端口的电平不一定是输出的电平。

开漏复用输出模式

开漏复用输出模式，与开漏输出模式很是类似。只是输出的高低电平的来源，不是让CPU直接写输出数据寄存器，取而代之利用片上外设模块的复用功能输出来决定的。

推挽输出模式

很是自由，想高就一定高，相低就一定低。

推挽输出模式下，通过设置位设置/清除寄存器或者输出数据寄存器的值，途经P-MOS管和N-MOS管，最终输出到I/O端口。这里要注意P-MOS管和N-MOS管，当设置输出的值为高电平的时候，P-MOS管处于开启状态，N-MOS管处于关闭状态，此时I/O端口的电平就由P-MOS管决定：高电平；当设置输出的值为低电平的时候，P-MOS管处于关闭状态，N-MOS管处于开启状态，此时I/O端口的电平就由N-MOS管决定：低电平。同时，I/O端口的电平也可以通过输入电路进行读取；注意，此时I/O端口的电平一定是输出的电平。

推挽复用输出模式

推挽复用输出模式，与推挽输出模式很是类似。只是输出的高低电平的来源，不是让CPU直接写输出数据寄存器，取而代之利用片上外设模块的复用功能输出来决定的。

怎样选择输出模式

• 推挽输出对电平有绝对控制权，开漏输出只会在必要的时候拉低电平（其实我们可以加用外部电阻来拉高），如图所示

  

• I2C的SCL、SDA使用复用推挽输出

• TX1、MOSI、MISO.SCK.SS使用复用开漏输出功能

怎样选择输入模式

• 按键使用浮空输入
• ADC功能使用模拟输入

相关寄存器

CRL、CRH、IDR、ODR

每一组IO都有这样几个寄存器

CRL和CRH

负责配置串口是输入还是输出，什么串口模式。每一个串口的配置是4bit，也就是十六进制下的一位

所以，在十六进制下，这就是两个八位数，每一位都对应着一个串口的配置，常用配置：

• 0x0 模拟输入，ADC使用
• 0x3 推挽输出模式，做输出口用，50M速率
• 0x8 上下拉输入模式，做输入口用
• 0xb 复用输出，50M速率

IDR

每一个IO口的状态，只是用了低16位

ODR

端口输出数据寄存器

初始化过程

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   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOD, ENABLE); //使能 PA,PD 端口时钟
   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; //LED0-->PA.8 端口配置
   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO 口速度为 50MHz
   GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); //初始化 GPIOA.8

//修改电平的操作
   GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_8); //PA.8 输出高
// 也可以写作 PAout=1；

//输入设置
   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA|RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
   GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

//读取
PCin(1)

使用

可以使用位带操作来进行，例如：我要 PORTA 的第七个 IO 口输出 1，则可以使用 PAout(6)=1;即可实现。我要判断 PORTA 的第 15 个位是否等于 1，则可以使用if(Pain(14)==1)就可以了。位带操作其实读写IDR和ODR的简便写法。

参考博客

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原文链接：https://blog.csdn.net/qq_38410730/article/details/79858906