【经验分享】STM32 GPIO详解

STMCU小助手 · 2022-04-18T03:04:46+00:00

01、I/O接口电路 , S7 Z9 b' B e带FT的是说明可以容忍5V电压的，I/O电路框图; |$ ^6 `$ T1 h8 d 4 `, y7 H$ u" L+ g* G 6 m4 [) W1 n4 U. }" r ' I2 e' E {5 X) y 1.1、普通输入2 P6 I* ^& B/ ^% Q& j$ g3 j9 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; p6 u9 T& y/ N, T; m6 p 9 J2 T6 A8 D) O3 B7 A- e浮空输入，不使能上拉电阻，不使能下拉电阻: }$ q/ ]# S+ u& F1 O/ o . G8 R0 d0 l% k, q上拉输入，使能上拉电阻 3 i* W$ @( ^9 {, K ! T; D% {6 s* E P% k" P下拉输入，使能下拉电阻: G7 n }- |' f( U8 F f* W ' R6 K) }( Q' T1 [2 u 7 }2 B! J; X' `! s 4 t" ]4 \3 z6 ~+ X( A. q从上面框图得知，输出缓存是被禁止的 7 `5 d+ v6 |" f ; d% |0 u6 J/ }1.2、普通输出 3 x R) V( Z2 s& e3 A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 & [9 m+ x! q. O; n# m1 Y3 ] ' u6 m+ z% ]& [8 e! @0 [" |1.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) 7 M; v: @0 j! G! [4 v4 f6 n 7 \7 U, Y& L, u6 ]. E- H% c2.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: V+ c6 F9 C; v* x+ Q , B# ~" P! i! b$ ^0 s $ _: `) T3 F+ V( U, n1 Y2 t $ x% u. a. r3 \% K从上面的框图得知， ( d/ X' Q3 O+ Q/ k. 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YGPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);复制代码7 L3 l# d, f4 [# s, ~ 2.1、STMF20X系列: `; z6 ?+ i" q' y7 ]0 c 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。1 U- H6 G/ l3 Z5 @. @2 B # }% J+ g% a0 f8 A , G1 D/ C3 u( k' t7 T ; w/ w" ]0 }3 b% {0 O& r0 m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：7 [( U7 |( q8 P4 [# f7 R 7 U0 z; ~, s6 b5 Z2 y2 G1 v2 } void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalStateNewState)复制代码 - d9 d; h3 S3 h9 C8 I0 D& r 1 q" E+ K8 S& {( x6 s- s & A& t8 ]- P% k" o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。 $ Z+ M! j# B" |# e $ b1 @* ]( v, R- y( T6 w, ^备注：要先配置GPIO为复用功能，再调用复用的库函数. ?+ K. y' K0 X+ C' o 4 Q8 R( F8 y' y$ y3 Z" _6 t % u! E% r# e8 u3 L$ {% l1 W ' B6 D! S: o0 a+ `! M03、相关名词解释 ( h+ g% O% |# F8 N2 i1 Q' EGPIO模式名字解释& V( j$ a$ d; p' C# U. m/ N1 D6 z2 t 6 O: m: ?5 w. X* W 1 L- Q; i- q7 f: o 4 i' p' {7 x9 u) WF20系列：GPIO共有四种功能* M' @! x9 p( Z3 L* S& x - R! e7 ?: m. u# Y8 K+ W typedef enum/ W7 K# Q# v# {' _$ s$ P { 8 |. 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STMCU小助手发布时间：2022-4-18 11:04

技术帖
文章封面:
文章简介:	STM32 GPIO详解

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

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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

aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy8wUmc4RGRwQWliZlhIMXJ6ZGM1Q1FlbmJxMExp.png

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

1.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)

2.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

aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy8wUmc4RGRwQWliZlhIMXJ6ZGM1Q1FlbmJxMExp.png

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

1.弱上拉和下拉电阻禁止

2.施密特触发器停用，施密特触发器输出值强制为0

3.输出缓存被禁止

4.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
y" C1 F# @ i+ j
1.4、复用输出
复用输出框图

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从上图框图中可以得到5条信息

1.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

2.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

3.上拉电阻和下拉电阻使能，可以进行配置

4.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。

aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X2pwZy8wUmc4RGRwQWliZlhIMXJ6ZGM1Q1FlbmJxMExp.png

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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:

aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X2pwZy8wUmc4RGRwQWliZlhIMXJ6ZGM1Q1FlbmJxMExp.png

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);

复制代码

2.I/O口重映射开启.

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART1,ENABLE);

复制代码

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;
- c8 J. P# l! v8 N0 c
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;
2 \- V' w# F1 h7 _: r5 }5 c/ B
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz;
2 a7 O4 w. P) r& h) E. u A! S
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);7 l2 L1 a" Y5 ]' y1 \: x
* G' y/ K7 h \' A" S" x
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_7;2 V1 ` u- l$ J
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IN_FLOATING;
5 Z8 u7 d6 ^* O/ i. Y
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

复制代码

7 L3 l# d, f4 [# s, ~
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。

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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)

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。

备注：要先配置GPIO为复用功能，再调用复用的库函数

aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X3BuZy8wUmc4RGRwQWliZlhIMXJ6ZGM1Q1FlbmJxMExp.png

03、相关名词解释
GPIO模式名字解释

RHVMZT`ONZ`UUNB}M7G{B9I.png

F20系列：GPIO共有四种功能

typedef enum/ W7 K# Q# v# {' _$ s$ P
{
8 |. Z9 x7 H7 d' D% i. x1 e
GPIO_Mode_IN = 0x00, /*!< GPIO Input Mode */
3 }1 ~2 Q! c6 }, b
GPIO_Mode_OUT = 0x01, /*!< GPIO Output Mode */, B1 D' T) c5 x6 }4 e3 d4 v2 o! X
GPIO_Mode_AF = 0x02, /*!< GPIO Alternate function Mode */* N6 F5 g0 ]; ?7 Z# \/ g2 h" |/ ]
GPIO_Mode_AN = 0x03 /*!< GPIO Analog Mode */& t( Y3 Y6 @' ]; ~2 y
}GPIOMode_TypeDef;

复制代码

7 O6 b. O# N1 N; F# u
GPIO状态3 `8 _# D! W7 m6 u

- _3 M# v( U6 u- j' {# W' H" l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)
$ E/ Q2 A6 m7 e* m' Y1 a) v* g
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。