【JESSE】STM32初学（寄存器版）——GPIO操作[2]
接上一篇：【JESSE】STM32初学（寄存器版）——GPIO操作好几个学弟跟我说看不懂我的代码，既然是本着跟初学者一块学习的目的开帖子，那我们就讲的细致一点（小弟献丑，大神勿喷）。
上个帖子上传的附件工程中，我写的C文件主要有两个，一个是“jesse_pin.c”，一个是“jesse_led.c”。先说说“jesse_pin.c”,这个文件主要是用于操作GPIO，例如初始化，复用设置，写GPIO寄存器和读GPIO寄存器。
/************************************************************************************/
void jesse_gpio_pin_init(uint8_t GPIOx,uint32_t BITx,uint32_t MODE,uint32_t OTYPE,uint32_t OSPEED,uint32_t PUPD)
{
GPIO_TypeDef *curgpio=0;
curgpio = (GPIO_TypeDef*)(AHB1PERIPH_BASE+GPIOx*0x0400U);
RCC->AHB1ENR |= 0x01U<<GPIOx; //开启相应引脚时钟
curgpio->MODER&=~(3U<<(BITx*2)); //先清除原来的设置
curgpio->MODER|=MODE<<(BITx*2); //设置新的模式
if((MODE==0x01)||(MODE==0x02)) //如果是输出模式/复用功能模式，则需要设置输出速度和类型
{
curgpio->OSPEEDR&=~(3U<<(BITx*2)); //清除原来的设置
curgpio->OSPEEDR|=(OSPEED<<(BITx*2)); //设置新的速度值
curgpio->OTYPER&=~(1U<<BITx); //清除原来的设置
curgpio->OTYPER|=OTYPE<<BITx; //设置新的输出模式
}
curgpio->PUPDR&=~(3U<<(BITx*2)); //先清除原来的设置
curgpio->PUPDR|=PUPD<<(BITx*2); //设置新的上下拉
}
/************************************************************************************/
void jesse_device_pin_init(GPIO_PIN_INIT* pin)
{
jesse_gpio_pin_init(pin->GPIOx,pin->BITx,pin->MODE,pin->OTYPE,pin->OSPEED,pin->PUPD);
}
/************************************************************************************/
// 设置引脚的复用功能函数
void jesse_gpio_pin_af(uint8_t GPIOx,uint32_t BITx,uint8_t Alternate)
{
GPIO_TypeDef * curgpio;
uint8_t regpos,bitpos;
curgpio = (GPIO_TypeDef*)(AHB1PERIPH_BASE+GPIOx*0x0400U);
regpos= BITx/8;
bitpos= BITx%8;
curgpio->AFR &= ~(0x0f<<bitpos*4);
curgpio->AFR |=(Alternate<<bitpos*4);
}
/************************************************************************************/
void jesse_device_pin_af(GPIO_PIN_INIT* pin, uint8_t Alternate)
{
jesse_gpio_pin_af(pin->GPIOx,pin->BITx,Alternate);
}
/************************************************************************************/
// 写引脚函数
void jesse_gpio_pin_write(uint8_t GPIOx,uint32_t BITx,uint32_t Value)
{
GPIO_TypeDef *curgpio=0;
curgpio = (GPIO_TypeDef *)(AHB1PERIPH_BASE+GPIOx*0x0400U);
curgpio->ODR &= ~(0x01<<BITx); //清除相应位
curgpio->ODR |=Value<<BITx; //写入相应位
}
/************************************************************************************/
void jesse_device_pin_write(GPIO_PIN_INIT* pin, uint32_t Value)
{
jesse_gpio_pin_write(pin->GPIOx,pin->BITx,Value);
}
/************************************************************************************/
// 读引脚函数
uint8_t jesse_gpio_pin_read(uint8_t GPIOx,uint32_t BITx)
{
GPIO_TypeDef *curgpio=0;
curgpio = (GPIO_TypeDef *)(AHB1PERIPH_BASE+GPIOx*0x0400U);
if((curgpio->IDR&(0x01U<<BITx))==(0x01U<<BITx)) //读取BITx的状态值
return PIN_HIGH; //如果读取的值为1，则返回高
else
return PIN_LOW; //返回低
}
/************************************************************************************/
uint8_tjesse_device_pin_read(GPIO_PIN_INIT* pin)
{
return jesse_gpio_pin_read(pin->GPIOx,pin->BITx);
}
/************************************************************************************/
GPIO_PIN_FUN jesse_gpio_pin=
{
jesse_device_pin_init,
jesse_device_pin_af,
jesse_device_pin_write,
jesse_device_pin_read,
};
/************************************************************************************/
有8个函数，其中四个是对另外四个的封装，为什么要添加个四个函数，后面我们可以根据实例讲讲。
我们就拿 jesse_gpio_pin_init 函数讲讲，这个明白了，其他的应该都能明白。
看过正点原子寄存器版本代码的同学应该会觉得眼熟，并不说抄它的，我也是在偶然的机会下才发现我写的这个函数跟他的有那么点像，但是处理机制还是不一样的。
初始化某个管脚，首先要知道的是：这个管脚属于哪个端口，第几个引脚.
我们并没有使用ST文件中关于GPIO的定义，而是根据GPIO_PORT地址的规律使用了自己的查找方式
GPIO的是在AHB1总线外设地址的基础上每隔0x0400往后偏移
如图，我们可以根据“jesse_pin.h”中的宏定义
再结合curgpio = (GPIO_TypeDef*)(AHB1PERIPH_BASE+GPIOx*0x0400U)这一句查找到传进来的是哪个端口，为什么这么做，这样子就可以利用移位操作开启该端口的时钟啊，看代码
RCC->AHB1ENR |= 0x01U<<GPIOx; //开启相应引脚时钟
再看图
注意这里的GPIOx是上图中的 GPIO_A....等定义（是不是觉得有点取巧，有点绕）
原子使用的则是ST对GPIO的定义，这样子则是在开时钟这一步操作的时候会更麻烦一些。
对于PIN的设置，根据PIN0~15所对应的位在寄存器中的规律进行查找设置。
原子这处理这一步的时候，会比我的简单一些，它的处理可以传入同一个GPIO中的多个PIN，然后查找每个PIN，并对其设置，我的则是不行的。
说到这里，“jesse_pin.c”中的代码基本都能看懂了。
还有就是 jesse_gpio_pin 这个函数指针结构体了，也可以不使用它，直接调用函数。
剩下“jesse_led.c”这个文件，我觉得就初始化那段会让初学者比较懵/************************************************************************************/
static GPIO_PIN_INIT jesse_led_pin_init[]=
{
{GPIO_G,PIN6,GPIO_MODE_OUT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_2M,GPIO_PUPD_NONE}, //LED1
{GPIO_D,PIN4,GPIO_MODE_OUT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_2M,GPIO_PUPD_NONE}, //LED2
{GPIO_D,PIN5,GPIO_MODE_OUT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_2M,GPIO_PUPD_NONE}, //LED3
{GPIO_K,PIN3,GPIO_MODE_OUT,GPIO_OTYPE_PP,GPIO_SPEED_2M,GPIO_PUPD_NONE}, //LED4
};
/************************************************************************************/
#define LED_NUM (sizeof(jesse_led_pin_init)/sizeof(jesse_led_pin_init))
/************************************************************************************/
const GPIO_PIN_FUN *jesse_led_pin=&jesse_gpio_pin;
/************************************************************************************/
void jesse_LED_Init(void)
{
uint8_t i=0;
for(i=0;i<LED_NUM;i++)
{
jesse_led_pin->jesse_device_pin_init(&jesse_led_pin_init);
jesse_led_pin->jesse_device_pin_write(&jesse_led_pin_init,PIN_HIGH);
}
}GPIO_PIN_INIT 这个是在头文件中定义的结构体类型
typedef struct
{
uint8_tGPIOx;
uint32_t BITx;
uint32_t MODE;
uint32_t OTYPE;
uint32_t OSPEED;
uint32_t PUPD;
}GPIO_PIN_INIT;它包含了初始化一个PIN所需要的各个参数（没有引脚复参数）
jesse_led_pin_init[]，这是个结构体类型数组，它的每一个元素都是结构体，这样就可以将每个PIN的初始化参数打包访问。
jesse_LED_Init()这个初始化函数则可以将数组中每个PIN进行循环设置，这主要是靠这个宏定义
#define LED_NUM (sizeof(jesse_led_pin_init)/sizeof(jesse_led_pin_init))
它将计算出数组中PIN的个数，然后以数组下标查找。
还有最后一个问题，不说明白可能会成为一个坑。
这里的每个PIN的MODE我都设置为推挽输出模式，然后我在LED_Toggle函数中读取了寄存器中的内容，PIN一旦设置为推挽输出模式，那么输出的MOS
则有可能会导通，那么PIN将会输出一个稳定的电平，这将影响IDR中的内容。
我们看图
我们这里读取的引脚电平是引脚输出电平，引脚并没有电平信号输入，所以我们设置为推挽输出，如果是IIC等需要读取外部电平的时候则是不能这么设置的，这样读取出来的数据很可能是错的。
解决完遗留的问题，我们还可以讲讲按键。
DIS板卡中有两个按键，一个是复位键，另一个便是用户按键。图中我们可以看到按键引脚进行了下拉（什么是下拉？我们放文末讨论讨论），并且有一个电容消抖（实际上这个电容并没有焊接）。使用按键一样是配置相应引脚的寄存器，不过这次需要配置的寄存器就少很多了，因为我们是读取按键的状态，所以对输出配置的寄存器我们可以不用管。硬件做了下拉处理，所以上下拉的寄存器也可以不用配置，保持‘00’（No pull-up,pull-down）即可，筛选之后，我们只用配置MODER这个寄存器即可。GPIOA->MODER &= ~(0x01);还有就是打开GPIOA的时钟RCC->AHB1ENR |= 0x01;
做好相应的配置工作之后，我们就可以在while中一直读取按键的状态if(key_read())
{
led_toggle(LED1);
}
Key_read()便是查看按键状态的函数，如果按键按下，这个函数便回返回‘1’，接下来便是执行led_toggle(LED1)这一步。Key_read()这个函数是怎么样操作的呢。uint8_t key_read(void)
{
if((GPIOA->IDR&(0x0001)) == (0x0001))
{
key_delay(20000); //延时消抖
if((GPIOA->IDR&(0x0001)) == (0x0001))
return KEY;
}
return 0; //这一步最好不要省略，如果函数有返回值，
//无论是何种情况都要返回一个确定的值,
//否则有可能会出现一个不确定的值，从而影响程序运行
}
代码里其实是在不停的查询GPIOA的IDR寄存器，(GPIOA->IDR&(0x0001)) == (0x0001)这句的意思便是，读出IDR中的内容，如果按键按下，IDR寄存器中对应Pin0的位（最低位）将会置1（按键按下，为高电平），将寄存器中16位的数据与上0x0001，如果最低位为‘1’，那么条件成立，接着便是执行if中的内容。key_delay(20000);这个函数就是延时，让单片机做一些空操作，为的就是消耗单片机的时间，避开因为按键按下而带来的电平抖动。延时之后再一次检测IDR寄存器中的内容，为的是确保按键按下，避免一些误操作。如果按键真的按下，函数将会返回KEY（这是个宏）的值（非零值）。
这里主要接触到两个问题一：上下拉问题 我们以开漏模式来探讨一下，开漏模式更容易说明上拉这个问题。 开漏模式便是漏极开路，以三极管便是集电极开漏输出的结构，如图图一有两个三极管，前面那个三极管是反向之用，后面那个三极管集电极开路。对于图一，如果前面的三极管输入为‘0’，那么第一个三极管便会截至，导致后面的三极管导通，使输出直接接地。当前面的三极管输入为‘1’的时候呢，前面导通，后面截止，这时候输出便是一个高阻态。这就相当于图二的模型，开关闭合，输出接地，开关打开，输出便不确定了了。上拉便是如图三所示，输出接一个电阻到VCC。当开关断开时，输出会被拉到接近VCC的电平，这个时候估计会有人会产生这样的疑惑：VCC通过一个电阻到输出，电阻不就分压了，输出不就应该是个低电平吗？电阻分压的前提是VCC到输出有一定电流，前面我们分析了输出到地的三极管是截至的，这时候输出到地之间接近断路，就算有电流也是极小的，故此时输出便被拉到接近VCC的电平。我们分析了开漏上拉，那开漏能下拉吗？我们要注意，开漏模式下如果没有进行上拉，那么输出端口是没有驱动能力的，可以导通到地，但是输出不了一个明确的高电平，所以如果在外部下拉的引脚上开启开漏模式，那么输出就可能会出现问题。下拉更多情况下是用于得到一个低电平，例如这个程序中的按键，如果不进行下拉（外部或内部），那么在按键没有按下的情况下，这个引脚是浮空的，引脚的电平是不确定的，那读取电平的时候多少会出现问题。
二：按键消抖问题我们平时用到的开关一般都是机械弹性开关，按键按下的时候并不会马上稳定的接通，会有几毫秒到几十毫秒的抖动时间。在这个程序中，如果不对这种抖动进行处理，那这个按键就会非常不好使。我们用软件对按键进行消抖一般有两种方案，一是重采样，即程序中所用的方法，延时一段时间之后再进行一次检测；二是持续采样，即多次采样，然后进行处理，最后以处理结果判断按键是否按下。还有就是进行硬件消抖，即接上原理图中的电容，用电容的充放电特性来对抖动过程中产生的毛刺进行平滑处理。并没有说那种方式好，这都需要大家亲自去实验。
最后上传两个工程，一个工程是没有使用“jesse_pin.c”文件进行处理的，这个工程可能会比较乱。另一个则是沿用上一个帖子的工程，不过使用了中断处理
下一篇：【JESSE】STM32初学（寄存器版）——位段操作
手动点赞一个 自动点个赞 andeyqi 发表于 2017-8-23 10:30
顶一下
谢谢大佬:) 把自己的经验分享出来也是对自己所学的一个总结，向楼主学习 子曰好人 发表于 2017-8-23 10:57
把自己的经验分享出来也是对自己所学的一个总结，向楼主学习
一起学习:)说不定还能让大神指点指点，弥补所缺:lol JESSE 你好:
你描述的按鍵是指用戶按鍵? JESSE 你好:
我有一個問題,程式規劃成 PC12 OUTPUT, PC13 INPUT ,INPUT 讀取按鍵無法正常讀取
剛你下列所講是否會有此問題產生
还有最后一个问题，不说明白可能会成为一个坑。
这里的每个PIN的MODE我都设置为推挽输出模式，然后我在LED_Toggle函数中读取了寄存器中的内容，PIN一旦设置为推挽输出模式，那么输出的MOS
则有可能会导通，那么PIN将会输出一个稳定的电平，这将影响IDR中的内容。 jxchen 发表于 2018-1-8 23:51
JESSE 你好:
我有一個問題,程式規劃成 PC12 OUTPUT, PC13 INPUT ,INPUT 讀取按鍵無法正 ...
不好意思，这学期一直在忙毕业设计，没来论坛，所以现在才看到您的点评。
两个引脚设置正确的情况下，至少在我的学习过程中没有遇到过互相干扰的状况。
我在LED_Toggle中读取引脚电平就是为了获取引脚的输出状态，或者说我就是要获取是那个MOS导通来判断LED的亮灭情况，可能在引脚电平翻转的情况下用这种方式有点不合理。
感谢您的点评:) :)
学习下； 看不到下载的连接
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