STM32：GPIO基礎(chǔ)與對應(yīng)管腳操作庫函數(shù)

USE_STDPERIPH_DRIVER, STM32F10X_HD


STM32固件庫LibrariesCMSISCoreCM3startuparm中啟動文件的文件名英文縮寫意義：
cl：互聯(lián)型產(chǎn)品， stm32f105/107 系列
vl：超值型產(chǎn)品， stm32f100 系列
xl：超高密度（容量） 產(chǎn)品， stm32f101/103 系列
ld：低密度產(chǎn)品， FLASH 小于 64K
md：中等密度產(chǎn)品， FLASH=64 or 128
hd：高密度產(chǎn)品， FLASH 大于 128


GPIO_TypeDef * GPIOx; //定義一個(gè) GPIO_TypeDef 型結(jié)構(gòu)體指針 GPIOx
GPIOx = GPIOA; //把指針地址設(shè)置為宏 GPIOA 地址
GPIOx->CRL = 0xffffffff; //通過指針訪問并修改 GPIOA_CRL 寄存器


AHB 高級高性能總線，一種系統(tǒng)總線。連接模塊如CPU、DMA、DSP等
APB 一種外圍設(shè)備總線。連接模塊如UART、I2C等
// APB1:低速外設(shè)總線；APB2:高速外設(shè)總線。


高速外部時(shí)鐘（ HSE）
以外部晶振作時(shí)鐘源，晶振頻率可取范圍為4~16MHz，我們一般采用' 8MHz '的晶振。
高速內(nèi)部時(shí)鐘（ HSI）
由內(nèi)部 RC 振蕩器產(chǎn)生，頻率為 8MHz，但不穩(wěn)定。
低速外部時(shí)鐘（ LSE）
以外部晶振作時(shí)鐘源，主要提供給實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，所以一般采用 32.768KHz。 野火 M3 實(shí)驗(yàn)板上用的是 32.768KHz， 6p 負(fù)載規(guī)格的晶振。
低速內(nèi)部時(shí)鐘（ LSI）
由內(nèi)部 RC 振蕩器產(chǎn)生，也主要提供給實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，頻率大約為 40KHz。


鎖相環(huán) PLL：
主要功能是倍頻（擴(kuò)大頻率），經(jīng)過PLL 的時(shí)鐘稱為 PLLCLK。


GPIO 外設(shè)是掛載在 APB2 總線上的， APB2 的時(shí)鐘是 APB2 預(yù)分頻器的輸出，而 APB2 預(yù)分頻器的時(shí)鐘來源是 AHB 預(yù)分頻器。因此，把APB2 預(yù)分頻器設(shè)置為不分頻，那么我們就可以得到 GPIO 外設(shè)的時(shí)鐘也等于 HCLK。


PCLK2：外設(shè)時(shí)鐘，由 APB2 預(yù)分頻器輸出得到，最大頻率可為72MHz，提供給掛載在 APB2 總線上的外設(shè)。


' STM32每個(gè)外設(shè)都配備了外設(shè)時(shí)鐘的開關(guān)，當(dāng)我們不使用某個(gè)外設(shè)時(shí)，可以把這個(gè)外設(shè)時(shí)鐘關(guān)閉，從而降低 STM32 的整體功耗。所以，當(dāng)我們使用外設(shè)時(shí)，一定要記得開啟外設(shè)的時(shí)鐘啊，親。


（STM32時(shí)鐘：接收中斷事件，降低功耗）


【STM32F103ZET6 V1.3】
目前手里的板子三個(gè)LED燈的GPIO管腳是：
LED1-GPIOB 5
LED1-GPIOE 5
LED1-GPIOE 6


【GPIO相關(guān)結(jié)構(gòu)體】
typedef struct
{
uint16_t GPIO_Pin; /* 指定將要進(jìn)行配置的 GPIO 引腳 */
GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; /* 指定 GPIO 引腳可輸出的最高頻率 */
GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode; /* 指定 GPIO 引腳將要配置成的工作狀態(tài) */
} GPIO_InitTypeDef;


typedef enum
{
GPIO_Speed_10MHz = 1, // 枚舉常量，值為 1，代表輸出速率最高為 10MHz
GPIO_Speed_2MHz, // 對不賦值的枚舉變量，自動加 1，此常量值為 2
GPIO_Speed_50MHz // 常量值為 3
} GPIOSpeed_TypeDef;


typedef enum
{ GPIO_Mode_AIN = 0x0, // 模擬輸入模式
GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04, // 浮空輸入模式
GPIO_Mode_IPD = 0x28, // 下拉輸入模式
GPIO_Mode_IPU = 0x48, // 上拉輸入模式
GPIO_Mode_Out_OD = 0x14, // 開漏輸入模式
GPIO_Mode_Out_PP = 0x10, // 通用推挽輸出模式
GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C, // 復(fù)用功能開漏輸出
GPIO_Mode_AF_PP = 0x18 // 復(fù)用功能推挽輸出
} GPIOMode_TypeDef;


【初始化函數(shù)庫】
#include "stm32f10x_gpio.c"
void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
功能：初始化指定的GPIO管腳
參數(shù)：
@ GPIOx ：外設(shè)硬件對應(yīng)的GPIO管腳地址(已在stm32f10x.h中被強(qiáng)轉(zhuǎn)定義)
@ GPIO_InitStruct ：需要此函數(shù)調(diào)用前定義該結(jié)構(gòu)體變量，傳其地址。
返回值：none


/* 代碼演示 - 多個(gè)GPIO參數(shù)同時(shí)賦值 */
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; /* 引腳模式為通用推挽輸出 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; /* 引腳速率為50MHz */


【外設(shè)時(shí)鐘控制函數(shù)】
#include "stm32f10x_rcc.c"
void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState)
功能：控制掛載在APB2上外設(shè)的時(shí)鐘使能或禁止
參數(shù)：
@ RCC_APB2Periph ：指定外設(shè)去控制對應(yīng)設(shè)備的時(shí)鐘，參數(shù)可任意組合，參數(shù)如下
* RCC_APB2Periph_AFIO, RCC_APB2Periph_GPIOA, RCC_APB2Periph_GPIOB,
* RCC_APB2Periph_GPIOC, RCC_APB2Periph_GPIOD, RCC_APB2Periph_GPIOE,
* RCC_APB2Periph_GPIOF, RCC_APB2Periph_GPIOG, RCC_APB2Periph_ADC1,
* RCC_APB2Periph_ADC2, RCC_APB2Periph_TIM1, RCC_APB2Periph_SPI1,
* RCC_APB2Periph_TIM8, RCC_APB2Periph_USART1, RCC_APB2Periph_ADC3,
* RCC_APB2Periph_TIM15, RCC_APB2Periph_TIM16, RCC_APB2Periph_TIM17,
* RCC_APB2Periph_TIM9, RCC_APB2Periph_TIM10, RCC_APB2Periph_TIM11
@ NewState ：指定時(shí)鐘的新的狀態(tài)，參數(shù)如下 ENABLE or DISABLE
返回值：none
// 對應(yīng)的如果掛載在APB1上，對應(yīng)函數(shù)為 void RCC_APB1PeriphClockCmd (.., ..)


【控制I/O輸出高、低電平函數(shù)】
#include "stm32f10x_gpio.c"
void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
功能：<設(shè)置>選定的GPIO數(shù)據(jù)端口位
參數(shù)：
@ GPIOx ：GPIO管腳類型，x可指定為A~G
@ GPIO_Pin ：指定被寫入的數(shù)據(jù)端口位，即引腳號 Pin0~Pin15
返回值：none


#include "stm32f10x_gpio.c"
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
功能：<清除>選定的GPIO數(shù)據(jù)端口位
參數(shù)：
@ GPIOx ：GPIO管腳類型，x可指定為A~G
@ GPIO_Pin ：指定被寫入的數(shù)據(jù)端口位，即引腳號 Pin0~Pin15
返回值：none




/******* 規(guī)范的位操作實(shí)現(xiàn)方法 *******/
由于庫函數(shù)的實(shí)現(xiàn)涉及到不少位操作，首先為讀者介紹一下幾個(gè)常用的位
操作方法，排除閱讀代碼的障礙。
1、 將 char 型變量 a 的第七位(bit6)清 0， 其它位不變。
a &= ~(1<<6); // 括號內(nèi) 1 左移 6 位，得二進(jìn)制數(shù)： 0100 0000
// 按位取反，得 1011 1111 ，所得的數(shù)與 a 作”位與&”運(yùn)算，
// a 的第 7 位（ bit6） 被置零，而其它位不變。
2、 同理，將變量 a 的第七位(bit6)置 1，其它位不變的方法如下。
a |= (1<<6); // 把第七位（ bit6）置 1，其它為不變
3、 將變量 a 的第七位(bit6)取反，其它位不變。
a ^=(1<<6); // 把第七位（ bit6）取反，其它位不變




【推挽輸出】
推挽輸出的低電平為 0 伏，高電平為 3.3 伏。
STM32 的 GPIO 輸出模式就分為：
普通推挽輸出(GPIO_Mode_Out_PP)
普通開漏輸出(GPIO_Mode_Out_OD)
及復(fù)用推挽輸出(GPIO_Mode_AF_PP)
復(fù)用開漏輸出(GPIO_Mode_AF_OD )


普通推挽輸出模式一般應(yīng)用在輸出電平為 0 和 3.3 伏的場合。而普通開漏輸出一般應(yīng)用在電平不匹配的場合，如需要輸出 5 伏的高電平，就需要在外部接一個(gè)上拉電阻，電源為 5 伏，把 GPIO 設(shè)置為開漏模式，當(dāng)輸出高阻態(tài)時(shí)，由上拉電阻和電源向外輸出 5 伏的電平。
對于相應(yīng)的復(fù)用模式，則是根據(jù) GPIO 的復(fù)用功能來選擇的，如 GPIO 的引腳用作串口的輸出，則使用復(fù)用推挽輸出模式。如果用在 IC、 SMBUS 這些需要線與功能的復(fù)用場合，就使用復(fù)用開漏模式。其它不同的復(fù)用場合的復(fù)用模式引腳配置將在具體的例子中講解。
在使用任何一種開漏模式，都需要接上拉電阻。