一、基础概念GPIO全称是General-purpose input/output pins通用输入输出引脚。就是可以用程序自由控制输出电平的高低、读取外部电平的芯片引脚。通常STM32芯片按照GPIOA、GPIOB、GPIOC...来命名每组16个引脚pin0~pin15,51系列单片机一般按照数字分组命名如P0.0~P0.7、P1.0~P1.7...。二、STM32芯片引脚以STM32F103ZET6芯片为例引脚分为电源引脚VDD/VSS为内核、外设供电。NRST复位引脚用来作为硬件使用的低电平复位芯片引脚。BOOT引脚用来作为选择启动模式的引脚通过外接实现选择Flash/系统存储器/内存启动模式。晶振引脚OSC_IN/OSC_OUT,外接HSE、LSE晶振用来芯片提供一个高精度、高稳定度的外部时钟基准。下载引脚JTAG/SWD同来使用JLink、ST-Link下载程序。GPIO通用引脚可以编程控制输入输出或者复用给外设。注意引脚一般不能接高电压除非有设计电路通常芯片引脚最高耐压可在数据手册中看到标注FT表示引脚耐压最高5V没有标注表示引脚最大3.3V。标注FT的引脚在设置为输入模式时也禁止接5V输入容易击穿芯片内部模拟电路三、GPIO外设的内部数字电路框图单个 GPIO 引脚内部由保护二极管、上下拉电阻、施密特触发器、输出 MOS 管四部分组成总共八种工作模式GPIO的本质就是通过寄存器开关切换内部硬件结构。四、GPIO的八种工作模式1、输入模式读取外部电平1.浮空输入 :既不接上拉电阻 也不接下拉电阻适用于外部自带上下拉的按键、传感器信号采集。2.模拟输入 采集模拟量适用于ADC 电压采集、热敏电阻等采样。3.上拉输入 接上拉电阻适用于按键一端接 GND另一端接 IO省去外接上拉电阻。4 .下拉输入 接下拉电阻适用于按键一端接 3.3V另一端接 IO。禁止接入超过 3.3V 电压FT 引脚也包括2、输出模式通用输出由软件控制复用输出由外设接管控制1.开漏输出 只能输出低电平不能输出高电平输出高电平需要外部电路协助适用于多器件线与总线、简单 IO 扩展单独做输出很少使用。2.推挽输出 既可以输出低电平 又可以输出高电平适用于LED 指示灯、小型继电器、蜂鸣器驱动。3 复用开漏输出 来自片上外设控制适用于I2C 总线 SDA/SCL 引脚I2C 协议硬件要求开漏结构I2C 是一条多设备共享、双向、可能多主的总线所有设备只能“拉低”或“释放”总线不能主动“推高”总线。4 复用推挽输出 来自片上外设控制适用于串口 TX、定时器 PWM 输出、SPI 时钟 / 数据脚。五、GPIO寄存器介绍寄存器是片上外设存储相应配置数据/状态数据/数据值等的空间。一般分为三类配置寄存器配置模式数据寄存器保存发送的数据和接收的数据状态寄存器保存当前设备工作状态。GPIO寄存器分为7类CRLCRH是端口配置寄存器模式 速度配置核心以CRL为例芯片参考手册CRL控制 Pin0~Pin7CRH控制 Pin8~Pin15每一个引脚占用寄存器内 4bitCNF[1:0]模式位 MODE[1:0]速度位CNF[1:0]MODE[1:0]对应工作模式0000模拟输入0100浮空输入1000上拉 / 下拉输入0001/10/11通用推挽输出 (2/10/50MHz)0101/10/11通用开漏输出 (2/10/50MHz)10任意复用推挽输出11任意复用开漏输出STM32中寄存器一般为32位数据不同的参数存储在不同的数据位下面可进行位操作进行处理清0GPIOx_CRL ~0x0Fn置1GPIOx_CRL |0x3n判断某一位是0/1(GPIOx_IDR (0x01n))
一、基础概念GPIO全称是General-purpose input/output pins通用输入输出引脚。就是可以用程序自由控制输出电平的高低、读取外部电平的芯片引脚。通常STM32芯片按照GPIOA、GPIOB、GPIOC...来命名每组16个引脚pin0~pin15,51系列单片机一般按照数字分组命名如P0.0~P0.7、P1.0~P1.7...。二、STM32芯片引脚以STM32F103ZET6芯片为例引脚分为电源引脚VDD/VSS为内核、外设供电。NRST复位引脚用来作为硬件使用的低电平复位芯片引脚。BOOT引脚用来作为选择启动模式的引脚通过外接实现选择Flash/系统存储器/内存启动模式。晶振引脚OSC_IN/OSC_OUT,外接HSE、LSE晶振用来芯片提供一个高精度、高稳定度的外部时钟基准。下载引脚JTAG/SWD同来使用JLink、ST-Link下载程序。GPIO通用引脚可以编程控制输入输出或者复用给外设。注意引脚一般不能接高电压除非有设计电路通常芯片引脚最高耐压可在数据手册中看到标注FT表示引脚耐压最高5V没有标注表示引脚最大3.3V。标注FT的引脚在设置为输入模式时也禁止接5V输入容易击穿芯片内部模拟电路三、GPIO外设的内部数字电路框图单个 GPIO 引脚内部由保护二极管、上下拉电阻、施密特触发器、输出 MOS 管四部分组成总共八种工作模式GPIO的本质就是通过寄存器开关切换内部硬件结构。四、GPIO的八种工作模式1、输入模式读取外部电平1.浮空输入 :既不接上拉电阻 也不接下拉电阻适用于外部自带上下拉的按键、传感器信号采集。2.模拟输入 采集模拟量适用于ADC 电压采集、热敏电阻等采样。3.上拉输入 接上拉电阻适用于按键一端接 GND另一端接 IO省去外接上拉电阻。4 .下拉输入 接下拉电阻适用于按键一端接 3.3V另一端接 IO。禁止接入超过 3.3V 电压FT 引脚也包括2、输出模式通用输出由软件控制复用输出由外设接管控制1.开漏输出 只能输出低电平不能输出高电平输出高电平需要外部电路协助适用于多器件线与总线、简单 IO 扩展单独做输出很少使用。2.推挽输出 既可以输出低电平 又可以输出高电平适用于LED 指示灯、小型继电器、蜂鸣器驱动。3 复用开漏输出 来自片上外设控制适用于I2C 总线 SDA/SCL 引脚I2C 协议硬件要求开漏结构I2C 是一条多设备共享、双向、可能多主的总线所有设备只能“拉低”或“释放”总线不能主动“推高”总线。4 复用推挽输出 来自片上外设控制适用于串口 TX、定时器 PWM 输出、SPI 时钟 / 数据脚。五、GPIO寄存器介绍寄存器是片上外设存储相应配置数据/状态数据/数据值等的空间。一般分为三类配置寄存器配置模式数据寄存器保存发送的数据和接收的数据状态寄存器保存当前设备工作状态。GPIO寄存器分为7类CRLCRH是端口配置寄存器模式 速度配置核心以CRL为例芯片参考手册CRL控制 Pin0~Pin7CRH控制 Pin8~Pin15每一个引脚占用寄存器内 4bitCNF[1:0]模式位 MODE[1:0]速度位CNF[1:0]MODE[1:0]对应工作模式0000模拟输入0100浮空输入1000上拉 / 下拉输入0001/10/11通用推挽输出 (2/10/50MHz)0101/10/11通用开漏输出 (2/10/50MHz)10任意复用推挽输出11任意复用开漏输出STM32中寄存器一般为32位数据不同的参数存储在不同的数据位下面可进行位操作进行处理清0GPIOx_CRL ~0x0Fn置1GPIOx_CRL |0x3n判断某一位是0/1(GPIOx_IDR (0x01n))
