关于GPIO口的一些概念性问题
阅读原文时间:2023年07月10日阅读:2

一、什么是GPIO?

  GPIO的英文全称是General-Purpose IO ports,也就是通用输入输出口。

  在嵌入式系统中,经常需要控制许多结构简单的外部设备或者电路,这些设备有的需要通过CPU控制,有的需要CPU提供输入信号。并且,许多设备或电路只要求有开/关两种状体就够了,比如LED的亮与灭。对这些设备的控制,使用传统的串口或者并口就显得比较复杂,所以,在嵌入式微处理器上通常提供了一种“通用可编程I/O端口”,也就是GPIO。

  一个GPIO端口至少需要两个寄存器,一个做控制用的“通用IO端口控制寄存器”,还有一个是存放数据的“通用I/O端口数据寄存器”。数据寄存器的每一位是和GPIO的硬件引脚对应的,而数据的传递方向是通过控制寄存器设置的,通过控制寄存器可以设置每一位引脚的数据流向。

二、STM32中关于GPIO口的介绍

  在STM32中每个GPI/O端口有两个32位配置寄存器(GPIOx_CRL,GPIOx_CRH),两个32位数据寄存器(GPIOx_IDR和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)。

  根据数据手册中列出的每个I/O端口的特定硬件特征, GPIO端口的每个位可以由软件分别配置成多种模式。

     ─ 输入浮空

     ─ 输入上拉

     ─ 输入下拉

       ─ 模拟输入

     ─ 开漏输出

     ─ 推挽式输出

     ─ 推挽式复用功能

     ─ 开漏复用功能

三、常用GPIO口寄存器描述

  1、端口配置寄存器(GPIOx_CRL,GPIOx_CRH)

    GPIOx_CRL和GPIOx_CRH分别对应GPIO口的低8位和高8位输入输出口,每个寄存器的4位对应GPIO口的一个端口的配置模式,其中4位中的低两位代表配置为输入还是输出模式,记为MODEy[1:0],具体的模式配置情况如下:

   00:输入模式(复位后的状态)

     01:输出模式,最大速度10MHz

     10:输出模式,最大速度2MHz

11:输出模式,最大速度50MHz

 高两位通常对应于什么输入输出方式,记为CNFy[1:0],具体的模式配置情况如下:

   在输入模式(MODE[1:0]=00):

     00:模拟输入模式

     01:浮空输入模式(复位后的状态)  

       10:上拉/下拉输入模式

       11:保留

   在输出模式(MODE[1:0]>00):

       00:通用推挽输出模式

       01:通用开漏输出模式

       10:复用功能推挽输出模式

       11:复用功能开漏输出模式

  2、端口输入数据寄存器(GPIOx_IDR)

      位31:16 保留,始终读为0。

      位15:0   端口输入数据,这些位为只读并只能以字(16位)的形式读出。读出的值为对应I/O口的状态。

  3、端口输出数据寄存器(GPIOx_ODR)

     位31:16 保留,始终读为0。

      位15:0   端口输出数据,这些位可读可写并只能以字(16位)的形式操作。

  4、端口位设置/清除寄存器(GPIOx_BSRR)

  

  5、端口位清除寄存器(GPIOx_BRR)

  

四、一个简单的关于寄存器的操作

  MiniSTM32关于状态指示灯的连接

  由图示可以看出DS0和DS1分别接在GPIOA8和GPIOD2上,由此可以对寄存器的操作来实现流水灯实验

  void LED_Init(void)
  {
    RCC->APB2ENR |= 1 << 2; //使能PORTA时钟     RCC->APB2ENR |= 1 << 5; //使能PORTB时钟     GPIOA->CRH &= 0xFFFFFFF0;//清空PA8
    GPIOA->CRH |= 0x00000003;//将PA8设置成通用推挽输出模式
    GPIOA->ODR |= 1 << 8;            GPIOD->CRL &= 0xFFFFF0FF;//清空PD2
    GPIOD->CRL |= 0x00000300;//将PD2设置成通用推挽输出模式
    GPIOD->CRL |= 1 << 2;
  }

  int main(void)
  {
    Stm32_Clock_Init(9);     //初始化时钟
    delay_init(72);       //延时初始化
    LED_Init();               //配置相应寄存器

    while(1)
    {
      LED0 = 0;      //点亮DS0
      LED1 = 1;
      delay_ms(500);
      LED0 = 1;             //点亮DS1
      LED1 = 0;           
      delay_ms(500);
    }

  }

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