1. GPIO

1.1. 原理图
GPIO：General Purpose Input Output

GPIO输入例图



GPIO输出例图


GPIO中断例图



和输入的图是一样的。


1.2. 程序要做的
GPIO输入：
1、  配置此GPIO端口的引脚功能，将此GPIO端口配置为输入，实质还是写值到此GPIO端口对应的配置寄存器。
2、  输出数据，写值到此GPIO对口对应的数据寄存器。
GPIO输出：
1、  配置此GPIO端口的引脚功能，将此GPIO端口配置为输出，实质还是写值到此GPIO端口对应的配置寄存器。
2、  输入数据，从此GPIO对口对应的数据寄存器读出数据寄存器的值，并判断出此GPIO端口对应位的值。
GPIO中断：
1、  配置此GPIO端口的引脚功能，将此GPIO端口配置为中断，实质还是写值到此GPIO端口对应的配置寄存器。
2、   


1.3. 程序程序示例

GPIO输入：



GPIO输出：



GPIO中断：

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前话

搭建好完整的Qt开发环境，对于开发Qt应用按照正常的开发即可，操作io口涉及到单片机硬件知识，本篇介绍树莓派类似于单片机的GPIO口使用（硬件+软件）。

 

树莓派GPIO口硬件资源介绍

引脚分布和功能图



统计下硬件资源

GPIO引脚 x 26
	
UART总线 x 1
	
SPI总线 x 1
	
I2C总线 x 1
	
5V x 2
	
3.3V x 2
	
GND x 8
 

模块化代码

我们模块化代码，写一个引脚输出的程序，以后需要类似直接修改引脚编号（或枚举）即可。



引入libwiringPi库。

 

关于wiringPi库

在qt中控制GPIO主要是使用wiring，树莓派已自带，我们查询树莓派的物理引脚与wiringPi库的编号对应表，如下图：



如果我们要操作GPIO2，对应的物理引脚为3，如下图：



我们操作引脚的时候，引脚序号就为8（wPI），当前模式为输出，V代表的是当前的输入电压，1：3.3V，0：0V。

更详细的具体参照Demo1理解。

同时，我们在工程中要加入对应的头文件和库，如何调用wiringPi，请参照具体例程。

 

Demo1：GPIO口的输出

使用物理引脚3，默认功能为GPIO2，我们使用GPIO2驱动LED，此时涉及到硬件知识，树莓派的GPIO口的输出电压为3.3V，所以先设置GPIO为输出高低电平，间隔1s，因为是测试，不使用限流电阻。

限流电阻解释下：电路VCC--->电阻R--->LED--->GND，LED分压为固定的，VCC减去LED压降后得到的电压除以电阻R则是该条电路的电流，所以电阻决定了电流大小，故称之为限流电阻，一般的GPIO口都对电流有要求，例如stm32的单个GPIO口不超过25mA，总的电流也有限制，所以在开发的过程中，需要根据实际情况设计电路原理图。

电路原理图

跳线的电路原理图如下：



关键代码

初始化

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    _gpioOut.init(GpioOut::GPIO2, false);
    ui->label_gpio2->setStyleSheet(QString("background-color: %1").arg("green"));
    startTimer(1000);
}


每1s钟切换

void MainWindow::timerEvent(QTimerEvent *event)
{
    if(_gpioOut.readOutput(GpioOut::GPIO2))
    {
        _gpioOut.setOutput(GpioOut::GPIO2, false);
        ui->label_gpio2->setStyleSheet(QString("background-color: %1").arg("green"));
    }else{
        _gpioOut.setOutput(GpioOut::GPIO2, true);
        ui->label_gpio2->setStyleSheet(QString("background-color: %1").arg("red"));
    }
}


模块代码



gpiocout.h

#ifndef GPIOOUT_H
#define GPIOOUT_H
#include <QObject>
#include <QMap>
#include <QDebug>
#include "wiringPi.h"
class GpioOut : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    enum GPIO{
        GPIO2  = 3,
    };
public:
    explicit GpioOut(QObject *parent = 0);
public slots:
    void init(GPIO pin, bool output = false);
    void setOutput(GpioOut::GPIO pin, bool output);
    bool readOutput(GpioOut::GPIO pin);
private:
    QMap<GPIO, int> _mapPhysical2Wiring;
};
#endif // GPIOOUT_H
gpioout.cpp
#include "gpioout.h"
GpioOut::GpioOut(QObject *parent) : QObject(parent)
{
    wiringPiSetup();
    _mapPhysical2Wiring.insert(GPIO2, 8);
}
void GpioOut::init(GpioOut::GPIO pin, bool output)
{
    pinMode(_mapPhysical2Wiring.value(pin), OUTPUT);
    digitalWrite(_mapPhysical2Wiring.value(pin), output?HIGH:LOW);
}
void GpioOut::setOutput(GpioOut::GPIO pin, bool output)
{
    digitalWrite(_mapPhysical2Wiring.value(pin), output?HIGH:LOW);
}
bool GpioOut::readOutput(GpioOut::GPIO pin)
{
    return digitalRead(_mapPhysical2Wiring.value(pin));
}


运行效果





 

Demo2：GPIO口的输入

使用物理引脚3，默认功能为GPIO2，我们使用GPIO2接受输入，此时涉及到硬件知识，让树莓派的GPIO口的输入电压为3.3V/0V即为输入1还是输入0，也涉及到限流电阻，一般使用1K或者10K的，因为是测试，此处不使用限流电阻，在开发的过程中，需要根据实际情况设计电路原理图。

电路原理图



关键代码

初始化

MainWindow::MainWindow(QWidget *parent) :
    QMainWindow(parent),
    ui(new Ui::MainWindow)
{
    ui->setupUi(this);
    _gpioIn.init(GpioIn::GPIO2);
    bool in = _gpioIn.readOutput(GpioIn::GPIO2);
    ui->label_gpio2->setStyleSheet(QString("background-color: %1").arg(in?"red":"green"));
    startTimer(1000);
}


每一秒钟检测一次

void MainWindow::timerEvent(QTimerEvent *event)
{
    bool in = _gpioIn.readOutput(GpioIn::GPIO2);
    ui->label_gpio2->setStyleSheet(QString("background-color: %1").arg(in?"red":"green"));
}


模块代码



gpioin.h

#ifndef GPIOIN_H
#define GPIOIN_H
#include <QObject>
#include <QMap>
#include <QDebug>
#include "wiringPi.h"
class GpioIn : public QObject
{
    Q_OBJECT
public:
    enum GPIO{
        GPIO2  = 3,
    };
public:
    explicit GpioIn(QObject *parent = 0);
public slots:
    void init(GPIO pin);
    bool readOutput(GpioIn::GPIO pin);
private:
    QMap<GPIO, int> _mapPhysical2Wiring;
};
#endif // GPIOIN_H
gpioin.h
#include "gpioin.h"
GpioIn::GpioIn(QObject *parent)
    : QObject(parent)
{
    wiringPiSetup();
    _mapPhysical2Wiring.insert(GPIO2, 8);
}
void GpioIn::init(GpioIn::GPIO pin)
{
    pinMode(_mapPhysical2Wiring.value(pin), OUTPUT);
}
bool GpioIn::readOutput(GpioIn::GPIO pin)
{
    return digitalRead(_mapPhysical2Wiring.value(pin));
}


运行效果





 

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目录

01、I/O接口电路

1.1、普通输入

1.2、普通输出

1.3、模拟输入

1.4、复用输出

02、管脚复用和重映射

2.1、STMF10X系列

2.1、STMF20X系列

03、相关名词解释

下文将根据STM32F207参考手的中GPIO框图讲解GPIO功能。

01、I/O接口电路

带FT的是说明可以容忍5V电压的，I/O电路框图



1.1、普通输入

普通输入模式下，上拉和下拉电阻（微弱）的存在，共分3种模式


	
浮空输入，不使能上拉电阻，不使能下拉电阻
	
	

	
上拉输入，使能上拉电阻
	
	

	
下拉输入，使能下拉电阻
	


从上面框图得知，输出缓存是被禁止的

1.2、普通输出

普通输入模式下，上拉和下拉电阻（微弱）的存在。主要是由于P-MOS和N-MOS的存在分为下列两种模式


	
开漏模式：输出寄存器是 0 时，激活 N-MOS， 而输出寄存器是 1 时，端口保持高阻态(P-MOS 不会被使能)
	
	

	
推挽输出： 输出寄存器是 0 时，激活 N-MOS， 而输出寄存器是 1 时，激活 P-MOS
	


从上面的框图得知，

1、在普通输出模式中，TTL施密特触发器是打开的，所以读输入数据寄存器，可以得到 I/O 的状态。

2、驱动GPIO输出，我们可以采用输出寄存器也可以使用位段

1.3、模拟输入

模拟输入上拉电阻和下拉电阻是没有用的

高阻态下模拟输入



从上面框图得知


	
弱上拉和下拉电阻禁止
	
	

	
施密特触发器停用，施密特触发器输出值强制为0
	
	

	
输出缓存被禁止
	
	

	
读输入数据期存器， 读到的值为0
	
注意：IO配置成模拟输入时，不能容忍5V电压

1.4、复用输出

复用输出框图



从上图框图中可以得到5条信息


	
输出缓存被来自外设的信号驱动(发送数据器使能和数据)，也即是位设置/清除寄存器和输出数据寄存器在这里是无用的
	
	

	
由于P-MOS和N-MOS使能，仍然可以配置成推挽输出和开漏输出
	
	

	
上拉电阻和下拉电阻使能，可以进行配置
	
	

	
TTL施密特触发器使能
	
	

	
可以通过读输入数据寄存器， 可以得到 I/O 的状态
	
 

02、管脚复用和重映射

管脚复用和重映射(其实是一回事)，STMF10X系列叫重映射，STMF20X系列叫管脚复用，也就是复用功能

2.1、STMF10X系列

STM32上有很多I/O口，也有很多的内置外设想I2C,ADC,ISP,USART等，为了节省引出管脚，这些内置外设基本上是与I/O口共用管脚的，也就是I/O管脚的复用功能。但是STM32还有一特别之处就是：很多复用内置的外设的I/O引脚可以通过重映射功能，从不同的I/O管脚引出，即复用功能的引脚是可通过程序改变的。



三个红框交汇处.STM32F103VCT6这个CPU的USART1接的是PB6/PB7但是上电初始化后默认功能并非是USART1.所以想要用串口功能.必须用端口重映射。

STM32的单片机每个功能模块有自己的时钟系统,所以要想要调用STM32单片机的功能模块时必须先配置对应时钟,然后才能去操作相应的功能模块.端口重映射也一样.如图示:



重映射步骤为:

1.打开重映射时钟和USART重映射后的I/O口引脚时钟, 

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

2.I/O口重映射开启.

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART1,ENABLE);

3.配制重映射引脚, 这里只需配置重映射后的I/O,原来的不需要去配置.​​​​​​​

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

2.1、STMF20X系列

STMF20X系列(包括之后的40系列)是没有重映射的说法，只有统一的称为复用功能。



从上图看出F10X系列会有专门的普通IO寄存器，会有复用寄存器，使用库函数如下：

void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalStateNewState)

 



从上图F20X系列使用了复用功能寄存器，然不是像F10系列存在专门的复用寄存器，F20X系列GPIO复用的功能更广。

备注：要先配置GPIO为复用功能，再调用复用的库函数



 

03、相关名词解释

GPIO模式名字解释


			
GPIO_Mode
			
			

			
全拼
			
			

			
描述
			
		

			
GPIO_Mode_AIN
			
			

			
Analogue  In
			
			

			
模拟输入
			
		

			
GPIO_Mode_IN_FLOATING
			
			

			
Float  In
			
			

			
浮空输入
			
		

			
GPIO_Mode_IPD
			
			

			
In Pull Down
			
			

			
下拉输入
			
		

			
GPIO_Mode_IPU
			
			

			
In Pull Up
			
			

			
上拉输入
			
		

			
GPIO_Mode_Out_OD
			
			

			
Out Drain
			
			

			
开漏输出
			
		

			
GPIO_Mode_Out_PP
			
			

			
Push Pull
			
			

			
推挽输出
			
		

			
GPIO_Mode_AF_OD
			
			

			
Alternate Function
			
			

			
复用开漏输出
			
		

			
GPIO_Mode_AF_PP
			
			

			
Alternate Function
			
			

			
复用推挽输出
			
		
F20系列：GPIO共有四种功能​​​​​​​

typedef enum
{ 
  GPIO_Mode_IN   = 0x00, /*!< GPIO Input Mode */
  GPIO_Mode_OUT  = 0x01, /*!< GPIO Output Mode */
  GPIO_Mode_AF   = 0x02, /*!< GPIO Alternate function Mode */
  GPIO_Mode_AN   = 0x03  /*!< GPIO Analog Mode */
}GPIOMode_TypeDef;


GPIO状态

推挽输出

可以输出强高低电平，连接数字器件。

开漏输出

只可以输出强低电平，高电平需要外部电阻拉高，输出端相当于三极管的集电极，要得到高电平，需要上拉电阻，适合做电流型的驱动，其吸收电流negligence相对强(一般20ma以内)

高阻态

高阻态是一个数字电路里常见的术语，指的是电路的一种输出状态，既不是高电平也不是低电平，如果高阻态再输入下一级电路的话，对下级电路无任何影响，和没接一样，如果用万用表测的话有可能是高电平也有可能是低电平，随它后面接的东西定的。如果设置为浮空输入，也就是既没有上拉电阻，没有下拉电阻。可以认为是高阻态。

 

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之前有简单讲过GPIO工作模式和寄存器，还是有点没搞明白。这次需要全方位的看一下了。
一、数据手册
1、STM32F105RC引脚说明


可知：STM32F105RC

一共有4组IO口

一共16X3+3=51个IO

GPIOA0~A15

GPIOB0~B15

GPIOC0~C15

GPIOD0~D2
2、程序定义
GPIO端口号
STM32F105RC使用GPIO端口号为：GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD
#define GPIOA ((GPIO_TypeDef *) GPIOA_BASE)

#define GPIOB ((GPIO_TypeDef *) GPIOB_BASE)

#define GPIOC ((GPIO_TypeDef *) GPIOC_BASE)

#define GPIOD ((GPIO_TypeDef *) GPIOD_BASE)

#define GPIOE ((GPIO_TypeDef *) GPIOE_BASE)

#define GPIOF ((GPIO_TypeDef *) GPIOF_BASE)

#define GPIOG ((GPIO_TypeDef *) GPIOG_BASE)
GPIO I/O口（gpio_init.GPIO_Pin）
#define GPIO_Pin_0 ((uint16_t)0x0001) /!< Pin 0 selected /

#define GPIO_Pin_1 ((uint16_t)0x0002) /!< Pin 1 selected /

#define GPIO_Pin_2 ((uint16_t)0x0004) /!< Pin 2 selected /

#define GPIO_Pin_3 ((uint16_t)0x0008) /!< Pin 3 selected /

#define GPIO_Pin_4 ((uint16_t)0x0010) /!< Pin 4 selected /

#define GPIO_Pin_5 ((uint16_t)0x0020) /!< Pin 5 selected /

#define GPIO_Pin_6 ((uint16_t)0x0040) /!< Pin 6 selected /

#define GPIO_Pin_7 ((uint16_t)0x0080) /!< Pin 7 selected /

#define GPIO_Pin_8 ((uint16_t)0x0100) /!< Pin 8 selected /

#define GPIO_Pin_9 ((uint16_t)0x0200) /!< Pin 9 selected /

#define GPIO_Pin_10 ((uint16_t)0x0400) /!< Pin 10 selected /

#define GPIO_Pin_11 ((uint16_t)0x0800) /!< Pin 11 selected /

#define GPIO_Pin_12 ((uint16_t)0x1000) /!< Pin 12 selected /

#define GPIO_Pin_13 ((uint16_t)0x2000) /!< Pin 13 selected /

#define GPIO_Pin_14 ((uint16_t)0x4000) /!< Pin 14 selected /

#define GPIO_Pin_15 ((uint16_t)0x8000) /!< Pin 15 selected /

#define GPIO_Pin_All ((uint16_t)0xFFFF) /!< All pins selected /
二、GPIO工作方式
这里的输入、输出是相对于MCU来说的。

举个栗子：

GSM状态引脚，连接MCU PC8引脚。

STATUS 输出高电平开机、低电平关机。

相对于MCU来说，就是输入高电平开机、低电平关机。


1、GPIO 8种工作模式（gpio_init.GPIO_Mode）
（1） GPIO_Mode_AIN 模拟输入

（2） GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入

（3） GPIO_Mode_IPD 下拉输入

（4） GPIO_Mode_IPU 上拉输入

（5） GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出

（6） GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出

（7） GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出

（8） GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出
2、程序定义
/**

@brief Configuration Mode enumeration

/

typedef enum

{

GPIO_Mode_AIN = 0x0, / 模拟输入 /

GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04, / 输入浮空 /

GPIO_Mode_IPD = 0x28, / 输入下拉 /

GPIO_Mode_IPU = 0x48, / 输入上拉 /

GPIO_Mode_Out_OD = 0x14, / 开漏输出 /

GPIO_Mode_Out_PP = 0x10, / 推挽式输出 /

GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C, / 开漏复用 输出 /

GPIO_Mode_AF_PP = 0x18 / 推挽式复用 输出 */

}GPIOMode_TypeDef;

3、详解
什么是推挽和开漏，

参看：S5PV210开发 – I2C 你知道多少？（三）
GPIO_Mode_AIN 模拟输入


施密特触发器是关闭的，信号直接到ADC输入；

STM32的模拟输入通道的配置则更加简单，信号从左边编号1的端口进入，从右边编号2的一端直接进入ADC模块。

这里我们看到所有的上拉、下拉电阻和施密特触发器，均处于断开状态，因此输入数据寄存器将不能反映端口上的电平状态，也就是说，模拟输入配置下，CPU不能在输入数据寄存器上读到有效的数据。
GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入


图中施密特触发器是开启的，IO口的状态可以直接送到输入寄存器中，CPU可以直接读取输入寄存器；

在上图中，阴影的部分处于不工作状态，尤其是下半部分的输出电路，实际上是与端口处于隔离状态。

黄色的高亮部分显示了数据传输通道，外部的电平信号通过左边编号1的IO端口进入STM32，经过编号2的施密特触发器的整形送入编号3的输入数据寄存器，在输入数据寄存器的另一端编号4，CPU可以随时读出IO端口的电平状态。
GPIO_Mode_IPD 下拉输入

GPIO_Mode_IPU 上拉输入


上图是STM32的GPIO带上拉输入模式的配置。与前面的浮空输入模式相比，仅仅是在数据通道上部，接入了一个上拉电阻，根据STM32的数据手册，这个上拉电阻阻值介于30K~50K。

同样，CPU可以随时在输入数据寄存器的另一端，读出IO端口的电平状态。
GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出


当CPU在编号1端通过“位设置/清楚寄存器”或“输出数据寄存器”写入数据后，该数据位通过编号2的输出控制电路传送到编号4的IO端口。

如果CPU写入的是逻辑1，则编号3的N-MOS管将处于关闭状态，此时IO端口的电平将由外部的上拉电阻决定，如果CPU写入的是逻辑0，则编号3的N-MOS管将处于开启状态，此时IO端口的电平被编号3的N-MOS管拉到了VSS的零电位。

在上图的上半部，施密特触发器处于开启状态，这意味着CPU可以在“输入数据寄存器”的另一端，随时监控IO端口的状态；通过这个特性，还实现了虚拟的IO端口双向通信，只要CPU输出逻辑1，由于编号3的N-MOS管处于关闭状态，IO端口的电平将完全由外部电路决定，因此，CPU可以在“输入数据寄存器”读到外部电路的信号，而不是它自己输出的逻辑1。

GPIO口的输出模式下，有3种输出速度可选（2MHz、10MHz和50MHz），这个速度是指GPIO口驱动电路的响应速度，而不是输出信号的速度，输出信号的速度与程序有关（芯片内部在IO口的输出部分安排了多个响应速度不同的输出驱动电路，用户可以根据自己的需要选择合适的驱动电路）。通过选择速度来选择不同的输出驱动模块，达到最佳的噪声控制和降低功耗的目的。高频的驱动电路，噪声也高，当不需要高的输出频率时，请选用低频驱动电路，这样非常有利于提高系统的EMI性能。当然如果要输出较高的频率的信号，但却选用了较低频率的驱动模块，很可能会得到失真的输出信号。
GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出

GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出

GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出
GPIO推挽复用输出模式，编号2的输出控制电路的输入，与复用功能的输出端相连，此时输出数据寄存器被从输出通道断开了，并和片上外设的输出信号连接。我们将GPIO配置成复用输出功能后，如果外设没有被激活，那么它的输出将不确定，其它部分与前述模式一致，包括对“输入数据寄存器”的读取。
4、应用场合
①上拉输入、下拉输入可以用来检测外部信号；例如，按键等；

②浮空输入模式，由于输入阻抗较大，一般把这种模式用于标准通信协议的I2C、USART的接收端；

③普通推挽输出模式一般应用在输出电平为0和3.3V的场合。而普通开漏输出模式一般应用在电平不匹配的场合，如需要输出5V的高电平，就需要在外部一个上拉电阻，电源为5V，把GPIO设置为开漏模式，当输出高阻态时，由上拉电阻和电源向外输出5V电平。

④对于相应的复用模式（复用输出来源片上外设），则是根据GPIO的复用功能来选择，如GPIO的引脚用作串口的输出（USART/SPI/CAN），则使用复用推挽输出模式。如果用在I2C、SMBUS这些需要线与功能的复用场合，就使用复用开漏模式。

⑤在使用任何一种开漏模式时，都需要接上拉电阻。
三、GPIO 寄存器
1、GPIO 寄存器
每组IO口含下面7个寄存器。也就是7个寄存器，一共可以控制一组GPIO的16个IO口。

GPIOx->CRL :端口配置低寄存器

GPIOx->CRH:端口配置高寄存器

GPIOx->IDR:端口输入寄存器

GPIOx->ODR:端口输出寄存器

GPIOx->BSRR:端口位设置/清除寄存器

GPIOx->BRR :端口位清除寄存器

GPIOx->LCKR:端口配置锁存寄存器
2、程序定义
下面有个volatile 被宏定义为 __IO，volatile 起到什么作用？

参看：C语言再学习 – 关键字volatile
#define     __IO    volatile                  /*!< defines ‘read / write’ permissions   */

typedef struct

{

__IO uint32_t CRL; //端口配置低寄存器

__IO uint32_t CRH; //端口配置高寄存器

__IO uint32_t IDR; //端口输入寄存器

__IO uint32_t ODR; //端口输出寄存器

__IO uint32_t BSRR; //端口位设置/清除寄存器

__IO uint32_t BRR; //端口位清除寄存器

__IO uint32_t LCKR; //端口配置锁存寄存器

} GPIO_TypeDef;
3、详解各个寄存器
参看：STM32F103学习记录-----GPIO篇

这些寄存器有集成到各个函数里的。

比如：

GPIO_SetBits 置高

void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

{

/* Check the parameters */

assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));

assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));
GPIOx->BSRR = GPIO_Pin;

}
参看：C语言再学习 – 位操作

当然也可以这么用：

//使用寄存器结构体指针点亮LED

int main(void)

{

#if 0 //直接通过操作内存来控制寄存器

RCC_APB2ENR |= (1<<3);// 开启 GPIOB 端口时钟

GPIOB_CRL &= ~( 0x0F<< (40));//清空控制 PB0 的端口位

GPIOB_CRL |= (1<<40);// 配置 PB0 为通用推挽输出，速度为 10M

GPIOB_ODR |= (0<<0);// PB0 输出 低电平

while (1);

#else// 通过寄存器结构体指针来控制寄存器

RCC->APB2ENR |= (1<<3);// 开启 GPIOB 端口时钟

GPIOB->CRL &= ~( 0x0F<< (40));//清空控制 PB0 的端口位

GPIOB->CRL |= (1<<40);// 配置 PB0 为通用推挽输出，速度为 10M

GPIOB->ODR |= (0<<0);// PB0 输出 低电平

while (1);

#endif

}
端口配置低寄存器(GPIOx->CRL)



端口配置高寄存器(GPIOx->CRH)

端口输入数据寄存器(GPIOx->IDR)

端口输出数据寄存器(GPIOx->ODR)



端口位设置/清除寄存器(GPIOx->BSRR)

端口位清除寄存器(GPIOx->BRR)

四、大同小异的初始化
有很多外设的初始化，但是基本上大同小异吧。我们以最简单的点亮LED来看一下。
1、初始化程序
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE); //使能 PB,PE 端口时钟

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //LED0–>PB.5 推挽输出

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5); //PB.5 输出高

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //LED1–>PE.5 推挽输出

GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);

GPIO_SetBits(GPIOE,GPIO_Pin_5); /PE.5 输出高
2、解析
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
定义一个 GPIO_InitTypeDef 类型的结构体
typedef struct

{

uint16_t GPIO_Pin;             /*!< Specifies the GPIO pins to be configured.

This parameter can be any value of @ref GPIO_pins_define */
GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;  /*!< Specifies the speed for the selected pins.

This parameter can be a value of @ref GPIOSpeed_TypeDef */
GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;    /*!< Specifies the operating mode for the selected pins.

This parameter can be a value of @ref GPIOMode_TypeDef */

}GPIO_InitTypeDef;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);
使能 GPIOB,GPIOE 端口时钟
启用或禁用高速APB（APB2）外设时钟。

void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState)

{

/* Check the parameters */

assert_param(IS_RCC_APB2_PERIPH(RCC_APB2Periph));

assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState));

if (NewState != DISABLE)

{

RCC->APB2ENR |= RCC_APB2Periph;

}

else

{

RCC->APB2ENR &= ~RCC_APB2Periph;

}

}
启用或禁用低速APB（APB1）外设时钟。

void RCC_APB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB1Periph, FunctionalState NewState)

{

/* Check the parameters */

assert_param(IS_RCC_APB1_PERIPH(RCC_APB1Periph));

assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState));

if (NewState != DISABLE)

{

RCC->APB1ENR |= RCC_APB1Periph;

}

else

{

RCC->APB1ENR &= ~RCC_APB1Periph;

}

}
这里思考一个问题？哪些该用APB1（低速）、哪些该用APB2（高速）呢？
APB2负责 AD，I/O，高级TIM，串口1。

APB1负责 DA，USB，SPI，I2C，CAN，串口2345，普通TIM，PWR





高低速时钟频率多大呢?

这个后续讲时钟时再看！！！
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
选择待设置的GPIO管脚，上面有提到GPIO有16个I/O口。多个I/O中间加位操作符 “|”
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
设置选中GPIO管脚的模式，上面有提到GPIO共有8种工作模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
设置选中GPIO管脚的速率
typedef enum

{

GPIO_Speed_10MHz = 1,  //最高输出速率10MHz

GPIO_Speed_2MHz,           //最高输出速率2MHz

GPIO_Speed_50MHz          //最高输出速率50MHz

}GPIOSpeed_TypeDef;
思考，GPIO_Speed GPIO的速度该如何选择呢？

参看：stm32引脚速度GPIO_Speed的区别

I/O口的输出模式下，有3种输出速度可选(2MHz、10MHz和50MHz)，这个速度是指I/O口驱动电路的响应速度而不是输出信号的速度，输出信号的速度与程序有关（芯片内部在I/O口 的输出部分安排了多个响应速度不同的输出驱动电路，用户可以根据自己的需要选择合适的驱动电路）。通过选择速度来选择不同的输出驱动模块，达到最佳的噪声 控制和降低功耗的目的。高频的驱动电路，噪声也高，当不需要高的输出频率时，请选用低频驱动电路，这样非常有利于提高系统的EMI性能。当然如果要输出较高频率的信号，但却选用了较低频率的驱动模块，很可能会得到失真的输出信号。
举个栗子：

①　USART串口，若最大波特率只需115.2k，那用2M的速度就够了，既省电也噪声小。

②　I2C接口，若使用400k波特率，若想把余量留大些，可以选用10M的GPIO引脚速度。

③　SPI接口，若使用18M或9M波特率，需要选用50M的GPIO的引脚速度。
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
根据GPIO_InitStructure中指定的参数初始化外设GPIOX
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);
将端口GPIOB的第5引脚置1（高电平）， 多个I/O中间加位操作符 “|”
五、GPIO常用函数
打开 stm32f10x_gpio.c，可以看到 GPIO 相关函数。我们简单看一下这些函数的功能

参看：STM32中使用GPIO的总结(超强)

下面出现的Bit_RESET = 0，Bit_SET = 1

typedef enum

{ Bit_RESET = 0,

Bit_SET

}BitAction;
1、GPIO_ReadInputDataBit
功能描述：读取指定端口管脚的输入
例：

u8 ReadValue;

ReadValue = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_7);

返回值为：0（低电平）、1（高电平）
函数解析
uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

{

uint8_t bitstatus = 0x00;
/* Check the parameters */

assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));

assert_param(IS_GET_GPIO_PIN(GPIO_Pin));
if ((GPIOx->IDR & GPIO_Pin) != (uint32_t)Bit_RESET)

// GPIOx->IDR:端口输入寄存器

{

bitstatus = (uint8_t)Bit_SET;

}

else

{

bitstatus = (uint8_t)Bit_RESET;

}

return bitstatus;

}
2、GPIO_ReadInputData
功能描述：读取指定的GPIO端口输入
例：

u16 ReadValue;

ReadValue = GPIO_ReadInputData(GPIOC);
函数解析
uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx)

{

/* Check the parameters */

assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));
return ((uint16_t)GPIOx->IDR);

}
3、GPIO_ReadOutputDataBit
功能描述：读取指定端口管脚的输出
例：

u8 ReadValue;

ReadValue = GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_7);
函数解析
uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

{

uint8_t bitstatus = 0x00;

/* Check the parameters */

assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));

assert_param(IS_GET_GPIO_PIN(GPIO_Pin));
if ((GPIOx->ODR & GPIO_Pin) != (uint32_t)Bit_RESET)

{

bitstatus = (uint8_t)Bit_SET;

}

else

{

bitstatus = (uint8_t)Bit_RESET;

}

return bitstatus;

}
4、GPIO_ReadOutputData
功能描述：读取指定的GPIO端口输出
例：

u16 ReadValue;

ReadValue = GPIO_ReadOutputData(GPIOC);
函数解析
uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx)

{

/* Check the parameters */

assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));
return ((uint16_t)GPIOx->ODR);

}
5、GPIO_SetBits
功能描述：置位指定的数据端口位
例： 将端口GPIOA的第10、15脚置1（高电平）

GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_15);
函数解析
void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

{

/* Check the parameters */

assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));

assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));
GPIOx->BSRR = GPIO_Pin;

}
6、GPIO_ResetBits
功能描述：清除指定的数据端口位
例：将端口GPIOA的第10、15脚置0（低电平）

GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_15);
函数解析
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

{

/* Check the parameters */

assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));

assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));
GPIOx->BRR = GPIO_Pin;

}
7、GPIO_WriteBit
功能描述：设置或者清除指定的数据端口位
例：

GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_15, Bit_SET);
函数解析
void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal)

{

/* Check the parameters */

assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));

assert_param(IS_GET_GPIO_PIN(GPIO_Pin));

assert_param(IS_GPIO_BIT_ACTION(BitVal));
if (BitVal != Bit_RESET)

{

GPIOx->BSRR = GPIO_Pin;

}

else

{

GPIOx->BRR = GPIO_Pin;

}

}
8、GPIO_Write
功能描述：向指定GPIO数据端口写入数据
例：

GPIO_Write(GPIOA, 0x1101);
函数解析
void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal)

{

/* Check the parameters */

assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));
GPIOx->ODR = PortVal;

}
9、GPIO_PinLockConfig
功能描述：锁定GPIO管脚设置寄存器
例：

GPIO_PinLockConfig(GPIOA, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1);
函数解析
void GPIO_PinLockConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

{

uint32_t tmp = 0x00010000;
/* Check the parameters */

assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));

assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));
tmp |= GPIO_Pin;

/* Set LCKK bit /

GPIOx->LCKR = tmp;

/ Reset LCKK bit /

GPIOx->LCKR =  GPIO_Pin;

/ Set LCKK bit /

GPIOx->LCKR = tmp;

/ Read LCKK bit*/

tmp = GPIOx->LCKR;

/* Read LCKK bit*/

tmp = GPIOx->LCKR;

}
10、GPIO_EventOutputConfig
功能描述：选择GPIO管脚用作事件输出
例：

GPIO_EventOutputConfig(GPIO_PortSourceGPIOE, GPIO_PinSource5);
GPIO_PortSource

GPIO_PortSource用以选择用作事件输出的GPIO端口。
函数解析
void GPIO_EventOutputConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource)

{

uint32_t tmpreg = 0x00;

/* Check the parameters */

assert_param(IS_GPIO_EVENTOUT_PORT_SOURCE(GPIO_PortSource));

assert_param(IS_GPIO_PIN_SOURCE(GPIO_PinSource));
tmpreg = AFIO->EVCR;

/* Clear the PORT[6:4] and PIN[3:0] bits */

tmpreg &= EVCR_PORTPINCONFIG_MASK;

tmpreg |= (uint32_t)GPIO_PortSource << 0x04;

tmpreg |= GPIO_PinSource;

AFIO->EVCR = tmpreg;

}
11、GPIO_EventOutputCmd
功能描述：使能或者失能事件输出
例：

GPIO_EventOutputConfig(GPIO_PortSourceGPIOC, GPIO_PinSource6);

GPIO_EventOutputCmd(ENABLE);
函数解析
void GPIO_EventOutputCmd(FunctionalState NewState)

{

/* Check the parameters */

assert_param(IS_FUNCTIONAL_STATE(NewState));
*(__IO uint32_t *) EVCR_EVOE_BB = (uint32_t)NewState;

}
12、GPIO_PinRemapConfig
功能描述：改变指定管脚的映射
例：

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_I2C1, ENABLE);
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