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基于STM32F1模拟I2C通信中寄存器操作IO方向经验分享

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攻城狮Melo 发布时间:2023-5-22 20:00
  1. #define SDA_IN()  {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<28;}
  2. #define SDA_OUT() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<28;}
复制代码


对于我们学的STM32都是习惯性的调用库函数,操作GPIO直接对结构体成员直接赋值即可。学到I2C通信时,看到以上代码中突如其来的寄存器操作,对于我这个新手小白来说是一脸懵逼状态,经过一个下午的学习,也算是搞懂了GPIO寄存器操作。分享一下个人学结,有错误的地方欢迎各路大佬指正。


1、所需基础知识回顾
由参考手册可知,GPIO端口每个位可以由软件分别配置为:
输入浮空
输入上拉
输入下拉
模拟输入
推挽式输出
推挽式复用功能
开漏复用功能
每个GPIO端口由七个寄存器来控制,分别为:
端口配置低寄存器(GPIOx_CRL)
端口配置高寄存器(GPIOx_CRH)
端口输入数据寄存器(GPIOx_IDR)
端口输出数据寄存器(GPIOx_ODR)
端口位设置/清除寄存器(GPIOx_BSRR)
端口位清除数据寄存器(GPIOx_BRR)
端口配置锁定寄存器(GPIOx_LCKR)
注:其中GPIOx_CRL配置GPIOx_Pin0——GPIOx_Pin7引脚,GPIOx_CRH配置GPIOx_Pin8——GPIOx_Pin15引脚(这个必须要明白)


逻辑运算
左移运算
Value << num
num:指定要移位值Value移动的位数
丢弃最高位,0补在最低位
左移一位相当于乘以2的1次方,左移n位相当于乘以2的n次方
例如:8<<28,即:8向左移动28位
与运算:1 & A = A ;可得出1跟任意数进行”与“运算不会改变其值
STM32寄存器描述

GPIOx_CRL寄存器,也就是低位寄存器。配置:Pin0—Pin7。图一如下:

8d0b99d571a841a0898e4f19d8fd4894.png

GPIOx_CRH寄存器,也就是高位寄存器.配置:Pin8—Pin15。图二如下:

812f052b961547b4817ee64b743310f7.png

也就是一个GPIOx端口分为GPIOx_CRL寄存器和GPIOx_CRH寄存器,其中MODE0[1:0]和CNF7[1:0]一起表示Pin0的配置值,以下依此类推,MODE7[1:0]和CNF7[1:0]一起表示Pin7的配置值。

2、代码详解
对于文章开头提到的两个宏定义分开两条解释,SDA_IN()如下:

#define SDA_IN()  {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<28;}

其中GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF 等价于 (GPIOB->CRL) = (GPIOB->CRL) & 0X0FFFFFFF
含义为:由于上述提到的CRL为低位寄存器,意思是把GPIOB端口的CRL寄存器的28、29、30、31位清0,即将PB7中CNF7[1:0]和MODE[1:0]四位都置零。(这里应该还是蛮好理解的)

其中GPIOB->CRL|=(u32)8<<28等价于GPIOB->CRL = GPIOB->CRL | (u32)(8<<28)
由于u32强制类型转换为32位,则8的二进制为:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1000
将8左移28位得:1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
由左移之后的数据可知:将31、30、29、28位设置为1000。下面对上图中的CNF和MODE解析

即将PB的CRL寄存器中29和28位设置为00,由图一可知,其中29位MODE7[1]的值=0;28位MODE7[0]的值为0;图三如下:


57bdb75cf48a484d836d20a6a31f7923.png

由上图得知:29:28位配置为00,由下表得知,MODE1和MODE0为00时为输入模式。图四如下:


baf0dd61a6b348b6a47dfd6ecc295fc4.png

接下来分析31:30位的值:10,由图一可知,其中31位CNF7[1]的值=1;30位CNF7[0]的值为0。图五如下:

56323f282da24b1dbd2150136a292c37.png

由29:28位得知:为输入模式,且31:30位的值为10,对照图四亦可得出,即为上下拉输入模式
SDA_OUT()如下:

#define SDA_OUT() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<28;}

其中(GPIOB->CRL) &= 0X0FFFFFFF等价于 (GPIOB->CRL) = (GPIOB->CRL) & 0X0FFFFFFF
其含义为:把PB端口的CRL寄存器的第28、29、30和31位清空,把GPIOB端口中的CNF7[1:0]和MODE7[1:0]置零

其中GPIOB->CRL |= (u32)3<<28 等价于 GPIOB->CRL = GPIOB->CRL | (u32)(3<<12)
3转换为2进制为:0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0011
将3左移28位得:0011 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
分析左移之后的数据为,将31、30、29、28位设置为00 11
PB的CRL寄存器中29和28位设置为11,其中29位MODE7[1]的值=1;28位MODE7[0]的值为1。即为输出模式,最大速度为50Mhz。

bd0b6655f914488c8b083441edf707d0.png

PB的CRL寄存器中31和30位设置为00,其中31位CNF7[1]的值=0;30位CNF7[0]的值为0;由图五可知:通用推挽式输出模式。
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