STM32 GPIO详解

: q6 \; A; B4 \6 i
下文将根据STM32F207参考手的中GPIO框图讲解GPIO功能。

, l$ D- N2 z) U- e. g. A% j
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
' S' O8 ~0 H5 z! d9 g( f: f5 W4 L9 {5 c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

; K5 B7 F% z1 \1 ^+ P! X% ?$ W
1、浮空输入，不使能上拉电阻，不使能下拉电阻
2、上拉输入，使能上拉电阻
8 V7 p' w* ^) B3、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
; u5 g! _3 M' {! ^" B
5 T# }, N6 E) i" Q3 w' O3 X
9 A" O& v3 e. f; }" r1.2、普通输出
3 ?0 H( U$ ^& ~0 r( S- z2 O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

: ?( {+ d4 P- @1 ]4 P3 H
' X& @- C: }- l4 E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)
: J$ _& l8 m. x/ B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
; |! F$ Q/ Y1 O9 K. P

从上面的框图得知，

) W9 m- i! \  @/ s! k
% u" R6 c& S' J/ H, ?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。
1 M- y( k  y% a) F: ?2、驱动GPIO输出，我们可以采用输出寄存器也可以使用位段

' c1 s% i& Y8 @; T: F! {) ]9 o
" v- U- s, O6 Z1 \7 Z1.3、模拟输入
模拟输入上拉电阻和下拉电阻是没有用的
4 Z& Y% `8 a. E/ Q2 R( u4 V
5 @2 n; g" g8 z1 f  o! T8 J
高阻态下模拟输入

从上面框图得知

  k/ L, U8 X# d
弱上拉和下拉电阻禁止
( p9 t/ y" t& s3 }
8 @: q+ h3 W6 H' b5 a" _/ u
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
$ K# U3 M" g% {* X9 U; p

读输入数据期存器， 读到的值为0
" u. N2 Q$ w1 A9 G9 G
6 {. D6 X0 X+ i
注意：IO配置成模拟输入时，不能容忍5V电压
2 N+ z- q) F; p) L/ l2 k

* U8 q/ V0 P  ~/ N5 }, X1.4、复用输出
复用输出框图
9 a1 K: Y# {& B& u8 U

从上图框图中可以得到5条信息

- w" W' e: L6 g7 {- P" t
6 F. j7 W$ H2 k* `( e- R: G1 r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

/ P2 S7 @, J. J- T9 e
9 _+ h' J$ G1 J. R3 }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
( F7 z3 e9 g' P4 q. R6 D' o. V) ?
+ w" A$ }; r- L. z9 a
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
& E9 F3 S" h3 T* n" n' D, ]) d

可以通过读输入数据寄存器， 可以得到 I/O 的状态

; i( s- X% e. x1 w) @" G02、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
& x/ ^+ `' i3 f/ a1 W
9 a+ I# P& s5 ^& W& ?% W6 d
2.1、STMF10X系列
0 h- c6 ]2 _! YSTM32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。

$ x/ i7 \+ V0 D  v! _% D0 \; r
- r* U! S* A  N% m) ]( J; tSTM32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:
- M; r7 a) v: q3 ~' h

+ S/ J$ v$ Z4 [& I3 d3 U/ w1.打开重映射时钟和USART重映射后的I/O口引脚时钟,
# M* o5 a1 c- i: `6 {! [  g

1. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

复制代码

2.I/O口重映射开启.
9 B; F" E1 K+ F+ ^6 x2 w

8 t1 b2 n" y: \9 ?( e" Q. P6 yGPIO_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.​​​​​​​

1. 
   
2. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_6;
   " S3 [: Y+ Y# l, Z. n1 U
3. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;
   ( R. A/ A" A9 {3 u- D3 X
4. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz;
   
5. GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
   - D5 y/ O/ K$ ~7 D. K  H$ M
6. 
   
7. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_7;
   * a: v" D, e# r! \( w
8. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IN_FLOATING;
   
9. GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

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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：

1. void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalStateNewState)

复制代码

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。


9 x: d3 U0 i7 b: J% A备注：要先配置GPIO为复用功能，再调用复用的库函数
& c7 {. G' h- {9 k* |5 O" V

03、相关名词解释
GPIO模式名字解释
# B% A& z: r; O; U5 F4 s

F20系列：GPIO共有四种功能​​​​​​​
& s2 x5 i% u3 ^( P

1. typedef enum
   
2. {
   
3.   GPIO_Mode_IN   = 0x00, /*!< GPIO Input Mode */
   5 @9 I$ _- f4 q; I
4.   GPIO_Mode_OUT  = 0x01, /*!< GPIO Output Mode */
   9 }' U( Z* Q( B) Z! H
5.   GPIO_Mode_AF   = 0x02, /*!< GPIO Alternate function Mode */
   
6.   GPIO_Mode_AN   = 0x03  /*!< GPIO Analog Mode */
   
7. }GPIOMode_TypeDef;

复制代码

GPIO状态
/ C. U5 P& X- Y4 ~& h% B
& ?7 I( Y3 F  Z7 {( |2 d* s
推挽输出
) x* O- k( o( u: v( z
; w  @* g  N  |% m# `# [
- P3 W! g6 F  D5 N0 W" v可以输出强高低电平，连接数字器件。

  z- O% D+ J5 }
开漏输出

3 {( l2 D9 w% W4 L( \4 k
3 v# ]2 U/ n7 ]( B; P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
$ c9 O: m: o! G  A

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。





/ n$ D! E; }" y+ T$ N  _- e

* K+ _1 y( B  w/ f$ n