GPIO端口的使用

一. 前言

二. APB2外设时钟使能寄存器

三. GPIO端口的描述

四. GPIO端口使用案例

一. 前言

基于库函数的开发方式就是使用ST官方提供的封装好的函数。而如果没有添加库函数，那就是基于寄存器的开发方式，这种方式一般不是很推荐。因为由于ST对寄存器封装的比较好，所以使用库函数的方法，既能满足对寄存器的配置，对开发人员也比较友好，有利于提高开发效率。

并且提一下，我们所讲的都是以STM32F10单片机系列作为案例来讲的。

今天我们所讲的GPIO都是APB2的外设，所谓APB2也就是桥接1。

二. APB2外设时钟使能寄存器

因为我们GPIO都是APB2的外设，并且要想使用我们的STM32单片机，就都得先开时钟，这是为了降低能耗。这在我关于深入了解STM32单片机博客中也有提到的。

APB2外设复位寄存器也就是RCC_APB2ENR。我们通过查询手册就可以得到如下信息：

举个例子，当我们想开启GPIOC端口的时候，我们就可以这样设置：

RCC_APB2ENR=0x00000010;

这样就开启了GPIOC的时钟使能。因为我们这里总共有32位，用16进制表示就有8个数字，而GPIOC的位置在倒数第二个数，并且它的值为1。学会查看并使用STM32手册对于我们来说是非常重要的，我们都需要具备这种能力。

由于我们的GPIO口用不到APB1外设时钟使能寄存器，这里我就不介绍了，想了解的小伙伴可以去查询下STM32F10xxx参考手册。

三. GPIO端口的描述

每个GPIO端口都有两个32位配置寄存器（GPIOx_CRL,GPIOx_CRH），两个32位数据寄存器（GPIOx_IDR,GPIOx_ODR），一个32位置位/复位寄存器（GPIOx_BSRR）,一个16位复位寄存器（GPIOx_BRR）和一个32位锁定寄存器（GPIOx_LCKR）。

关于以上函数的使用说明，我们都可以使用手册来查询，如下所示：

我们只需要在上面书签查找处输入我们想要查询的内容，就可以得到相关使用说明了。大家慢慢培养这个习惯，就会使用芯片参考手册了。

这里还需要讲下GPIO端口的八种输入输出模式，在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。在输入模式下则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，模拟通信协议接受数据等。

八种输入输出模式如下所示：

浮空输入：可读取引脚电平，若引脚悬空，则电平不确定。
上拉输入：可读取引脚电平，内部连接上拉电阻，悬空时默认高电平。
下拉输入：可读取引脚电平，内部连接下拉电阻，悬空时默认低电平。
模拟输入：GPIO无效，引脚直接接入内部ADC。
开漏输出：可输出引脚电平，高电平为高阻态，低电平接VSS
推挽输出：可输出引脚电平，高电平接VDD，低电平接VSS
复用开漏输出：由片上外设控制，高电平为高阻态，低电平接VSS
复用推挽输出：由片上外设控制，高电平接VDD，低电平接VSS

值得注意的是，一个端口只能有一个输出，但可以有多个输入，也就是说为输入模式时，输出模式无效。

提到GPIO的描述，就不得不提及GPIO的位结构了，关于GPIO详细的位结构，感兴趣的小伙伴可自行在网上查找，很容易找到的。这里我主要讲下几个难以让人理解的。在GPIO位结构中，接了两个保护二极管，这个是对输入电压进行限幅的。

其中施密特触发器的作用就是对输入电压进行整形的，它的执行逻辑是，如果输入电压大于某一阈值，输出就会瞬间升为高电平。反之则相反。并且对于施密特触发器来说，只有高于上限或者低于下限，输出才会变化。

其中的MOS管就是一种电子开关，我们的信号来控制开关的导通和关闭，开关负责将IO口接到VDD或者VSS。

四. GPIO端口使用案例

为了方便大家理解，我们这里举两个使用GPIO端口的示例。分别是LED流水灯和蜂鸣器的使用。

这里简单介绍下这两种东西，LED就是一种发光二极管，正向通电点亮，反向通电不亮。

蜂鸣器有两种，一种是有源蜂鸣器，另外一种则就是无源蜂鸣器。其中有源蜂鸣器就是内部自带振荡源，将正负极接上直流电压即可持续发声，频率固定。无源蜂鸣器则是内部不带振荡源，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。

由于要使用到GPIO口，并且使用的是库函数的开发方式，所以就不得不提下关于GPIO口的几个常用库函数了。这里简要介绍下，给大家留个印象，如果想深入了解，可以查询手册。

首先是GPIO_DeInit()函数，是用来复位GPIO外设的。

GPIO_ResetBits()函数和GPIO_SetBits()函数是用来设置端口状态和初值的。

GPIO_WriteBit()和GPIO_Write()两个函数作用跟上面两个函数差不多。在使用时，可点击鼠标右键来查看函数参数该如何设置。

看到这里，不知道大家有没有注意到GPIO_ResetBits()等函数后面都有一个s，代表可以同时设置多个端口的状态。

下面我们来看下LED流水灯实现代码：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "delay.h"
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){ //LED流水灯闪烁代码GPIO_Write(GPIOA,~0x0001);	//0000 0000 0000 0001Delay_ms(100);GPIO_Write(GPIOA,~0x0002);  //0000 0000 0000 0010Delay_ms(100);GPIO_Write(GPIOA,~0x0004);	//0000 0000 0000 0100Delay_ms(100);GPIO_Write(GPIOA,~0x0008);	//0000 0000 0000 1000Delay_ms(100);GPIO_Write(GPIOA,~0x0010);	//0000 0000 0001 0000Delay_ms(100);GPIO_Write(GPIOA,~0x0021);	//0000 0000 0010 0000Delay_ms(100);GPIO_Write(GPIOA,~0x0041);	//0000 0000 0100 0000Delay_ms(100);GPIO_Write(GPIOA,~0x0081);	//0000 0000 1000 0000Delay_ms(100);}}

下面我们再来看下实际效果：

下面我们再来看下关于蜂鸣器的相关源代码：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "delay.h"
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);}
}