GPIO

STM32 的 GPIO 口一共有八种输入输出模式，输出范围为 0~3.3v，部分输入可容忍 5v 电压。

输入模式

1. 上拉输入
   悬空时默认高电平
2. 下拉输入
   悬空时默认低电平
3. 浮空输入
   电平不确定
4. 模拟输入

输出模式

1. 推挽输出
   高低电平都有驱动能力
2. 开漏输出
   高电平为高阻态，没有驱动能力
3. 复用开漏输出
4. 复用推挽输出
   两种复用输出不通过数据寄存器，直接通过外设进行控制。

GPIO 的种类与速度

根据连接到的模块的不同，GPIO 被命名为 GPIOA,GPIOB 等，在功能上没有明显区别。每个模块都连接到 APB2 总线上。GPIO 引脚的速度表示该引脚翻转的次数，一般配置为 50Mhz 即可。

GPIO 库

初始化

• GPIO_InitTypeDef

用于 GPIO 初始化的一个结构体。

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

有三个成员：

• GPIO_Pin
  指定要配置的引脚。

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;

多个引脚需要配置时，可以使用：

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | ...;

为什么？
GPIO_Pin_x 本质是十六进制的宏定义，使用 | 操作符可以取出这些十六进制的并集。
其他需要选择多个引脚的地方也可以这样使用。

• GPIO_Mode
  控制 GPIO 的工作模式。有八种模式可选：

浮空输入(GPIO_Mode_IN_FLOATING）
上拉输入(GPIO_Mode_IPU)
下拉输入(GPIO_Mode_IPD)
模拟输入(GPIO_Mode_AIN)

开漏输出(GPIO_Mode_Out_OD)
开漏复用功能(GPIO_Mode_AF_OD)
推挽输出(GPIO_Mode_Out_PP)
推挽复用功能(GPIO_Mode_AF_PP)

Example:
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;//配置为推挽输出

• GPIO_Speed
  配置引脚的速度。

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;

• GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
  初始化 GPIO 引脚的函数。STM32 中，许多初始化函数都以 Init 结尾。

GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);//第二个参数传入地址

• GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef* GPIOx)
  复位指定的 GPIO。参数为需要复位的引脚。

输出

• GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
  将指定引脚设置为高电平。

GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);

• GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
  将指定引脚设置为低电平。
  参数与 GPIO_SetBits() 一致。

• GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal)

前两个参数与 GPIO_SetBits 一致。BitAction 可选：

Bit_SET//置高电平
Bit_RESET//置低电平

Example:
GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin0,Bit_SET);

也可以直接写为：

GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin0,BitAction(1));//等效于GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin0,Bit_SET);
GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin0,BitAction(0));//等效于GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin0,Bit_RESET);

输入

• GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
  读取输入数据寄存器中某一个端口的输入值。
  参数为 (GPIOX,GPIO_Pin_X)。
  返回值类型为 uint8_t，代表该端口的高低电平。
• GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx)
  读取整个输入数据寄存器，参数为 (GPIO_X)，用来指定外设。
  返回值为 uint16_t，是 16 位的数据，每一位代表一个端口值。
• GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
  读取输出数据寄存器的某一位。一般用于输出模式下，获取端口的输出。
  参数为 (GPIOX,GPIO_Pin_X)。
  返回值类型为 uint8_t，代表该端口的高低电平。
• GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx)
  读取整个输出数据寄存器，参数为 (GPIO_X)，用来指定外设。
  返回值为 uint16_t，是 16 位的数据，每一位代表一个端口值。

GPIO 实战 – 按键点亮 LED

初始化过程就不一一列出了，主要想说一说按键检测的逻辑。

先给出 main.c 的内容：

int main(void)

{

    LED_Init();   // 调用初始化 LED 函数，引用"led.h"后可使用

    delay_init(); // 调用初始化延迟函数，引用"delay.h"后可使用

    KEY_Init();

    u8 step = 0;

    while (1)

    {

        step += KEY_Scan();

        step %= 2;

        if (step)

            GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);

        else

            GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_4);

    }

}

重点在于 KEY_Scan() 函数的实现。

定义 KEY 为输入引脚的状态，即:#define KEY GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_5)

使用下拉输入模式，KEY 的值默认为 0。

我们需要读取一次完整的按键按下 - 松开的过程，这一过程中按键有两个状态，我们应该基于此做如下分析：

1. 状态一：按键未被按下
   由于 KEY_Scan() 函数被不断循环执行，所以 KEY 未改变时，应默认返回 0。
2. 状态二：按键被按下
   按键被按下以后，KEY 的值改变且恒为 1；此时可以返回 1，表示按键被按下。

但是此时按键未松开，完整的按键过程还未结束，所以不能直接回到状态一。

应当继续检测按键状态，直到其松开，再回到状态一。因此，我们需要一个 static flag，记录上次调用函数时按键的状态；回到状态一的条件即 flag == 0 && KEY == 1。

此外，还可以利用 flag 优化读取逻辑，只在 flag != KEY 时消抖，可以减少 delay_ms() 带来的阻塞时间。

其实 delay_ms(10) 的优化聊胜于无吧

因此，我们给出如下代码：

uint8_t KEY_Scan()

{

    static u8 flag = 0;

    if (flag != KEY)

    {

        delay_ms(10);//消抖

        flag = 1;

        return KEY;

    }

    else if (KEY == 0&&flag ==1)

    {

        flag = 0;

    }

    return 0;

}

后记

有一个很重要的思想：while 中的函数是不断被执行的，并且每秒循环上百万次，这意味着我们需要对每一个小状态延长考虑。我最开始想当然的在 KEY_Scan() 中直接返回了 KEY 的值，还是不够习惯单片机的工作方式，当然不说明我是 cb。