目錄

簡介：

GPIO輸出的八種模式

STM32的GPIO工作方式

GPIO支持4種輸入模式：

GPIO支持4種輸出模式：

浮空輸入模式

上拉輸入模式

下拉輸入模式

模擬輸入模式：

開漏輸出模式：（PMOS無效，就是開漏輸出，）

開漏復(fù)用輸出模式 （P-MOS和N-MOS都有效）

推挽輸出模式

推挽復(fù)用輸出模式

根據(jù)八種模式在keil5上配置好相應(yīng)的代碼

GPIO的相關(guān)寄存器?

1.GPIO的輸出

? ? ? ?1.1LED閃爍

1.2LED流水燈

1.3：蜂鳴器

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簡介：

下面都是理論知識，可以稍微看一看，

GPIO的基本結(jié)構(gòu)：

GPIO位結(jié)構(gòu)：

電路圖說明：

??????????????保護(hù)二極管：IO 引腳上下兩邊兩個二極管用于防止引腳外部過高、過低的電壓輸入。當(dāng)引腳電壓高于 VDD 時，上方的二極管導(dǎo)通；當(dāng)引腳電壓低于VSS時，下方的二極管導(dǎo)通，防止不正常電壓引入芯片導(dǎo)致芯片燒毀。但是盡管如此，還是不能直接外接大功率器件，須加大功率及隔離電路驅(qū)動，防止燒壞芯片或者外接器件無法正常工作。

P-MOS管和N-MOS管：由P-MOS管和N-MOS管組成的單元電路使得GPIO具有“推挽輸出”和“開漏輸出”的模式。這里的電路會在下面很詳細(xì)地分析到。

TTL肖特基觸發(fā)器：信號經(jīng)過觸發(fā)器后，模擬信號轉(zhuǎn)化為0和1的數(shù)字信號。但是，當(dāng)GPIO引腳作為ADC采集電壓的輸入通道時，用其“模擬輸入”功能，此時信號不再經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行TTL電平轉(zhuǎn)換。ADC外設(shè)要采集到的原始的模擬信號。

下面介紹一下我們需要的LED,蜂鳴器：

GPIO輸出的八種模式

?GPIO的模式：

STM32的GPIO工作方式

GPIO支持4種輸入模式：???????

• 浮空輸入(GPIO_Mode_IN_FLOATING)

• 上拉輸入(GPIO_Mode_IPU)

• 下拉輸入(GPIO_Mode_IPD)

• 模擬輸入(GPIO_Mode_AIN)

GPIO支持4種輸出模式：

• 開漏輸出(GPIO_Mode_Out_OD)

• 開漏復(fù)用輸出(GPIO_Mode_AF_OD)

• 推挽輸出(GPIO_Mode_Out_PP)

• 推挽復(fù)用輸出(GPIO_Mode_AF_PP)

同時，GPIO 還支持三種最大翻轉(zhuǎn)速度（2MHz、10MHz、50MHz）。每個I/O口可以自由編程，但 I/O 口寄存器必須按32位字訪問。?

需要注意，在查看《STM32中文參考手冊V10》中的GPIO的表格時，會看到有“FT”一列，這代表著這個GPIO口是兼容3.3V和5V的；如果沒有標(biāo)注“FT”，就代表著不兼容5V。

浮空輸入模式

浮空輸入模式下，I/O端口的電平信號直接進(jìn)入輸入數(shù)據(jù)寄存器。也就是說，I/O的電平狀態(tài)是不確定的，完全由外部輸入決定；如果在該引腳懸空（在無信號輸入）的情況下，讀取該端口的電平是不確定的。

上拉輸入模式

上拉輸入模式下，I/O 端口的電平信號直接進(jìn)入輸入數(shù)據(jù)寄存器。但是在 I/O 端口懸空（在無信號輸入）的情況下，輸入端的電平可以保持在高電平；并且在 I/O 端口輸入為低電平的時候，輸入端的電平也還是低電平。?

下拉輸入模式

???????

下拉輸入模式下，I/O 端口的電平信號直接進(jìn)入輸入數(shù)據(jù)寄存器。但是在 I/O 端口懸空（在無信號輸入）的情況下，輸入端的電平可以保持在低電平；并且在 I/O 端口輸入為高電平的時候，輸入端的電平也還是高電平。

模擬輸入模式：

?模擬輸入可以說是ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器的專屬配置。

模擬輸入模式下，I/O 端口的模擬信號（電壓信號，而非電平信號）直接模擬輸入到片上外設(shè)模塊，比如 ADC 模塊等等。

開漏輸出模式：（PMOS無效，就是開漏輸出，）

開漏輸出模式下，通過設(shè)置位設(shè)置/清除寄存器或者輸出數(shù)據(jù)寄存器的值，途經(jīng) N-MOS 管，最終輸出到I/O端口。這里要注意 N-MOS 管，當(dāng)設(shè)置輸出的值為高電平的時候，N-MOS 管處于關(guān)閉狀態(tài)，此時I/O端口的電平就不會由輸出的高低電平?jīng)Q定，而是由 I/O 端口外部的上拉或者下拉決定；當(dāng)設(shè)置輸出的值為低電平的時候，N-MOS 管處于開啟狀態(tài)，此時 I/O 端口的電平就是低電平。同時，I/O 端口的電平也可以通過輸入電路進(jìn)行讀取；注意，I/O 端口的電平不一定是輸出的電平。

開漏復(fù)用輸出模式 （P-MOS和N-MOS都有效）

開漏復(fù)用輸出模式，與開漏輸出模式很是類似。只是輸出的高低電平的來源，不是讓CPU直接寫輸出數(shù)據(jù)寄存器，取而代之利用片上外設(shè)模塊的復(fù)用功能輸出來決定的。

推挽輸出模式

推挽輸出模式下，通過設(shè)置位設(shè)置/清除寄存器或者輸出數(shù)據(jù)寄存器的值，途經(jīng) P-MOS 管和 N-MOS 管，最終輸出到 I/O 端口。這里要注意 P-MOS 管和 N-MOS管，當(dāng)設(shè)置輸出的值為高電平的時候，P-MOS管處于開啟狀態(tài)，N-MOS管處于關(guān)閉狀態(tài)，此時I/O端口的電平就由P-MOS管決定：高電平；當(dāng)設(shè)置輸出的值為低電平的時候，P-MOS管處于關(guān)閉狀態(tài)，N-MOS管處于開啟狀態(tài)，此時I/O端口的電平就由N-MOS管決定：低電平。同時，I/O端口的電平也可以通過輸入電路進(jìn)行讀取；注意，此時I/O端口的電平一定是輸出的電平。

推挽復(fù)用輸出模式

???????推挽復(fù)用輸出模式，與推挽輸出模式很是類似。只是輸出的高低電平的來源，不是讓CPU 直接寫輸出數(shù)據(jù)寄存器，取而代之利用片上外設(shè)模塊的復(fù)用功能輸出來決定的。

?

根據(jù)八種模式在keil5上配置好相應(yīng)的代碼

現(xiàn)在的很多單片機(jī)在GPIO配置的時候，除了配置輸入輸出類型、速度以外，還需要配置一下模式，即GPIO_Mode。以STM32為例，有輸入浮空、輸入上拉、輸入下拉、模擬輸入、開漏輸出、推挽式輸出、 推挽式復(fù)用功能、開漏復(fù)用功能。?下面我們舉一種例子來講一下如何配置，

也為我們點(diǎn)亮LED燈做準(zhǔn)備。

第一步：選擇時鐘寄存器，

 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//配置寄存器的時鐘使能//自己可以在keil5上跳轉(zhuǎn)到他的函數(shù)定義，看看他要什么參數(shù)，我這里使用的是GPIOA，你也可以用//其他的，第一個參數(shù)變成RCC_APB2Periph_GPIOB,就是使用B寄存器

上面配置好了就可以為寄存器輸入時鐘，當(dāng)然，時鐘也有很多個，我這里選擇的是RCC這個，

第二步：

建立一個數(shù)組：為啥要建立數(shù)組呢？要配置輸入輸出類型、速度，還有上面一直介紹的八種模式。

存放不同類型的變量C語言是用數(shù)組存放的。

?GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; ?//定義一個結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體有下面三個參數(shù)

第三部：設(shè)定好我們要的輸出類型嗎，速度，模式。

下面就是八種模式存放在函數(shù)的，以枚舉類型賦給了相應(yīng)的值，這樣我們就不需要直接給相應(yīng)的寄存器復(fù)制，直接調(diào)用這個函數(shù)即可：對應(yīng)的英文如下

• 浮空輸入(GPIO_Mode_IN_FLOATING)

• 上拉輸入(GPIO_Mode_IPU)

• 下拉輸入(GPIO_Mode_IPD)

• 模擬輸入(GPIO_Mode_AIN)

• 開漏輸出(GPIO_Mode_Out_OD)

• 開漏復(fù)用輸出(GPIO_Mode_AF_OD)

• 推挽輸出(GPIO_Mode_Out_PP)

• 推挽復(fù)用輸出(GPIO_Mode_AF_PP)

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
//選擇什么模式，上述八種模式的一種GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0; 
//我用A0這個I/O口GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
//速度選擇50Mhz
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//初始化

?OK，這樣的話，我們就已經(jīng)選擇了GPIO的模式，速度，和哪一個引腳。已經(jīng)擁有了I/O口的使用權(quán)。上面這些需要的參數(shù)都是可以跳轉(zhuǎn)到函數(shù)定義去看看它需要啥的，直接復(fù)制粘貼即可

最后就是操作寄存器給0或1就可以輸出和讀入了，當(dāng)然，我們還是直接操作相應(yīng)的函數(shù)給他1和0.

GPIO的相關(guān)寄存器?

下面GPIO配置寄存器，每一個端口的模式由四位進(jìn)行配置。16個端口需要64位，（基本很少直接配置寄存器，庫函數(shù)已經(jīng)配置好了，我們直接了解庫函數(shù)的使用，直接調(diào)用即可）?

所以配置寄存器有兩個，一個是端口配置低寄存器，一個是端口配置高寄存器。

?端口數(shù)據(jù)寄存器：

低16位對應(yīng)16個引腳，高16位沒有使用。

端口輸出寄存器：

低16位是進(jìn)行設(shè)置的，高16位是進(jìn)行清除的。?

與上面寄存器高16位是一樣的功能。為了方便操作設(shè)置的，如果你想單一的進(jìn)行位設(shè)置或者清除。多個端口同時進(jìn)行設(shè)置和位清除，使用8.2.5寄存器就OK了，這樣可以保證位設(shè)置和位清除的同步性，

可以對端口的配置進(jìn)行鎖定，防止意外更改，

?下面是八種模式，函數(shù)已經(jīng)把我們定義好了。我們依次講一下。

1.GPIO的輸出

? ? ? ?1.1LED閃爍

如圖所示連接面包板。我使用的是A0這個GPIO,可能圖看不太清楚。

代碼如下：（基于庫函數(shù)的工程已經(jīng)建好的情況下）

這里主要使用main.c函數(shù)

main.c

當(dāng)然，置1還是置0的函數(shù)也有很多個

下面四個，具體參數(shù)可以轉(zhuǎn)到相應(yīng)的函數(shù)定義去看看它具體要啥。

?

#include "stm32f10x.h"   //32的頭文件              
#include "Delay.h"       //延時的文件int main()
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//配置寄存器的時鐘使能//自己可以在keil5上跳轉(zhuǎn)到他的函數(shù)定義，看看他要什么參數(shù)，我這里使用的是GPIOA，你也可以用//其他的，第一個參數(shù)變成RCC_APB2Periph_GPIOB,就是使用B寄存器GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  //定義一個結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體有下面三個參數(shù)GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//選擇什么模式，上述八種模式的一種GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);// GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//選擇A0這個I/O口，置1操作  // GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//選擇A0這個I/O口，置0操作while(1){GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//選擇A0這個I/O口，置0操作Delay_ms(100); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//選擇A0這個I/O口，置1操作 Delay_ms(100);}
}

Delay函數(shù)可以自己找一個，江科大就有，在工程里面建一個文件夾，放在工程里面。最后拿進(jìn)來就OK了，當(dāng)然還要很多注意操作事項，我就不展示了。

怎么點(diǎn)亮看自己連接的引腳圖。0點(diǎn)亮還是1點(diǎn)亮，具體由自己決定。

我上面連接的電路圖是二極管長接正，短接A0口，所以，只有A0口接0就會亮。所以我是0點(diǎn)亮。當(dāng)然看你的模式是啥，推挽輸出的話：二極管長接A0口，短接負(fù)極，好像也是可以點(diǎn)亮的，跟它的工作方式有關(guān)，自己可以試試。但是開漏輸出不行，說明開漏輸出沒有高電平驅(qū)動能力的

1.2LED流水燈

有了上面LED閃爍的例子，其實(shí)LED流水燈也很容易。

只不過我們多要操作7個I/O口：初始化部分麻煩了點(diǎn)。

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;對引腳的初始化可以這樣，為什么呢？

我們右擊下圖所示，轉(zhuǎn)到定義。

通過這幅圖可以看到，pin0對應(yīng)的數(shù)據(jù)是0x01,pin1為0x02........

轉(zhuǎn)為16進(jìn)制是不是 0000 0000 0000 0001（pin0）

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 0000 0000 0000 0010? ?(pin1)........

按位或就是? ? ? ? ? ? 0000 0000 0000 0011? 這樣就把兩個端口全部選上了。

當(dāng)然最下面還有個GPIO_pin_All,就是把所有引腳全部選上了。

其實(shí)時鐘控制的那一項，也是可以通過按位或的操作來進(jìn)行多個選擇的，同理，右鍵

GPIO_SetBits的參數(shù)也是可以設(shè)置多個引腳的。?

OK，有了上述知識，我就點(diǎn)亮四個燈，來實(shí)現(xiàn)流水燈，插入哪一個引腳看自己的選擇，我選擇

A0,1,2,3.這四個引腳。代碼如下：

#include "stm32f10x.h"   //32的頭文件              
#include "Delay.h"       //延時的文件int main()
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//配置寄存器的時鐘使能//自己可以在keil5上跳轉(zhuǎn)到他的函數(shù)定義，看看他要什么參數(shù)，我這里使用的是GPIOA，你也可以用//其他的，第一個參數(shù)變成RCC_APB2Periph_GPIOB,就是使用B寄存器GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;  //定義一個結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)體有下面三個參數(shù)GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//選擇什么模式，上述八種模式的一種GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);// GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//選擇A0這個I/O口，置1操作  // GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//選擇A0這個I/O口，置0操作while(1){GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//選擇A0這個I/O口，置0操作Delay_ms(500); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//選擇A0這個I/O口，置1操作 Delay_ms(500);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);Delay_ms(500); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//選擇A0這個I/O口，置1操作 Delay_ms(500);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);//選擇A0這個I/O口，置0操作Delay_ms(500); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);//選擇A0這個I/O口，置1操作 Delay_ms(500);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3);//選擇A0這個I/O口，置0操作Delay_ms(500); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3);//選擇A0這個I/O口，置1操作 Delay_ms(500);}
}

當(dāng)然，也可以使用?GPIO_Write函數(shù)。

GPIO_Write(GPIOA,~0x0001);//0000 0000 0000 0001
Delay_ms(100);
GPIO_Write(GPIOA,~0x0002);//0000 0000 0000 0010
Delay_ms(100);
GPIO_Write(GPIOA,~0x0004);//0000 0000 0000 0100
Delay_ms(100);
GPIO_Write(GPIOA,~0x0008);//0000 0000 0000 1000
Delay_ms(100);

1.3：蜂鳴器

這一部分留給自己操作吧，應(yīng)該也是很簡單的，跟上面的代碼差不多。

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