STM32自学手册之GPIO

转自：http://bbs.eeworld.com.cn/thread-183878-1-1.html

简述

GPIO是STM32最常用的设备之一。STM32可以提供最多达80个双向IO口（视型号而定），他们分别分布在A-E五个端口中。每个端口有16个IO，每个IO口都可以承受最大为5V压降。通过GPIO的配置寄存器，我们可以把GPIO口配置成我们想要的工作模式，一共有如下8种模式：

● 浮空输入

● 带上拉电阻的输入

● 带下拉电阻的输入

● 模拟输入

● 开漏输出

● 推挽输出

● 复用推挽输出

● 复用开漏输出

STM32的GPIO除了上述8种工作模式之外，还可以进行两种映射：外部中断映射和第二功能映射（也叫重映射）。当某个IO口映射为外部中断通道后，该IO口就成为一个外部中断源，我们可以在这个IO上产生外部事件来实现对STM32程序运行的介入。而当某个IO被重映射时，它就会切换成为某个外部设备的功能IO口。重映射功能可以让工程师在设计PCB的时候拥有更大的灵活性。

此外，STM32还有位操作寄存器和锁定寄存器等，通过这些寄存器我们可以更加灵活的控制STM32的IO口为我们服务。

硬件电路

本章实验硬件电路如图11-1所示，LED0和LED1分别通过一个1K限流电阻连接在STM32的GPIOA.2和GPIO.3上，另一端接GND（注意是GND）。

 

1.jpg (11.37 KB)

2010-10-13 16:35

实验设计

本章的实验主要为了学习如何对STM32的GPIO口进行操作。根据图11-1所示硬件资源，我们可以做一个很简单的实验设计：将这两个LED点亮，隔一段时间后熄灭。

程序设计

该实验非常的简单，实现过程如下 

● 配置RCC寄存器组，使用PLL输出72MHz时钟；

● 配置GPIOA.2和GPIOA.3为推挽输出，最大翻转频率为50MHz；

● 点亮与熄灭LED；

程序组里面一共包含以下文件：

boot文件组：cortexm3_macro.s和stm32f10x_vector.s文件；

library文件组：stm32f10x_rcc.c、stm32f10x_flash.c、stm32_gpio.c、stm32f10x_lib.c文件；

interrupt文件组：stm32f10x_it.c文件；

src文件组：main.c文件；

其中boot文件组放置的是STM32的启动文件，读者暂时不必深究，引用即可；Library文件组中，stm32f10x_rcc.c、stm32f10x_flash.c包含着配置RCC的底层函数，stm32_gpio.c包含配置GPIO的底层函数；stm32f10x_lib.c则负责对整个库进行集中管辖，在任何一个基于固件库函数的STM32应用函数里，stm32f10x_lib.c都是不可或缺的；interrupt文件组的stm32f10x_it.c包含STM32的中断服务子程序，虽本实验尚未启用中断，但为了保持工程的完整性还是将其添加进来。

程序流程图如下：

 

2.jpg (9.15 KB)

2010-10-13 16:35

 

程序启动之后，我们应该看到如下现象：LED0和LED1被点亮，但在隔一小段时间后熄灭。

程序清单如下：

/*******************************************************************************
* 文件名          : main.c
* 作者            : Losingamong
* 时间     : 08/08/2008
* 文件描述        : 主函数
********************************************************************************/

/* 头文件    ------------------------------------------------------------------*/

#include "stm32f10x_lib.h"

/* 自定义同义关键字    --------------------------------------------------------*/

/* 自定义参数宏        --------------------------------------------------------*/

#define Delay(n) while((n)--)

/* 自定义函数宏        --------------------------------------------------------*/

/* 自定义变量          --------------------------------------------------------*/

/* 自定义函数声明      --------------------------------------------------------*/

void RCC_Configuration(void);
void GPIO_Configuration(void);

 

/*******************************************************************************
* 函数名   : main
* 函数描述       : Main 函数
* 输入参数       : 无
* 输出结果       : 无
* 返回值         : 无
******************************************************************************/

int main(void)
{

 vu32 n = 2000000;       //定义延时参数

   /* 设置系统时钟 */
   RCC_Configuration();   

   /* 设置GPIO端口 */
   GPIO_Configuration();
    
 /* PA.2 , PA.3输出高电平 */
 GPIO_SetBits(GPIOA , GPIO_Pin_2);          
 GPIO_SetBits(GPIOA , GPIO_Pin_3);  

 Delay(n);
    
 /* PA.2 , PA.3输出低电平 */
 GPIO_ResetBits(GPIOA , GPIO_Pin_2);   
 GPIO_ResetBits(GPIOA , GPIO_Pin_3);

 while(1);
}

 

/*******************************************************************************
* 函数名 : RCC_Configuration
* 函数描述  : 设置系统各部分时钟
* 输入参数  : 无
* 输出结果  : 无
* 返回值    : 无
******************************************************************************/

void RCC_Configuration(void)
{
 /* 定义枚举类型变量 HSEStartUpStatus */
 ErrorStatus HSEStartUpStatus;

   /* 复位系统时钟设置 */
   RCC_DeInit();

   /* 开启HSE */
   RCC_HSEConfig(RCC_HSE_ON);

   /* 等待HSE起振并稳定 */
   HSEStartUpStatus = RCC_WaitForHSEStartUp();
 
 /* 判断HSE起是否振成功，是则进入if()内部 */
   if(HSEStartUpStatus == SUCCESS)
   {
     /* 选择HCLK（AHB）时钟源为SYSCLK 1分频 */
     RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1);
 
     /* 选择PCLK2时钟源为 HCLK（AHB） 1分频 */
     RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1);

     /* 选择PCLK1时钟源为 HCLK（AHB） 2分频 */
     RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2);

     /* 设置FLASH延时周期数为2 */
     FLASH_SetLatency(FLASH_Latency_2);
     /* 使能FLASH预取缓存 */
     FLASH_PrefetchBufferCmd(FLASH_PrefetchBuffer_Enable);

     /* 选择锁相环（PLL）时钟源为HSE 1分频，倍频数为9，则PLL输出频率为 8MHz * 9 = 72MHz */
     RCC_PLLConfig(RCC_PLLSource_HSE_Div1, RCC_PLLMul_9);

     /* 使能PLL */
     RCC_PLLCmd(ENABLE);

     /* 等待PLL输出稳定 */
     while(RCC_GetFlagStatus(RCC_FLAG_PLLRDY) == RESET);

     /* 选择SYSCLK时钟源为PLL */
     RCC_SYSCLKConfig(RCC_SYSCLKSource_PLLCLK);

     /* 等待PLL成为SYSCLK时钟源 */
     while(RCC_GetSYSCLKSource() != 0x08);
   }
  
   /* 打开APB2总线上的GPIOA时钟 */
   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA , ENABLE);
}

 

/*******************************************************************************
* 函数名    : GPIO_Configuration
* 函数描述     : 设置各GPIO端口功能
* 输入参数      : 无
* 输出结果      : 无
* 返回值        : 无
******************************************************************************/

void GPIO_Configuration(void)
{
   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
 
   /* 设置PA.2,PA.3为推挽输出，最大翻转频率为50MHz */
   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3;
   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
   GPIO_Init(GPIOA , &GPIO_InitStructure);  
}

注意事项：

● 配置RCC之前，建议先调用RCC_DeInit()函数复位RCC设置，否则可能会在调试过程中遇到不易预期到的初始化问题；

● APB1总线最大速率是36MHz，请读者注意RCC_PCLK1Config()的参数；

● FLASH延时周期数在本书xxx页有详细说明；

● GPIO配置为输出方向时，其最大翻转频率的设置语句是不可缺少的；

● 有兴趣且未曾了解过带参数宏的读者可以研究一下本程序中带参数的宏的用法；

● 本程序只使用了一种方法操作GPIO，前文已经讲述到STM32 GPIO操作的灵活与多样性， 建议读者自行发掘多种操作方法。

● 前文强调了两个LED为共阴接法，表示使用STM32的IO口输出电流来驱动LED。鉴于STM32的IO强大的驱动能力，这样做完全是可以的。但仍然建议在允许的情况下尽量使用共阳接法，使用外部电源驱动，以减轻主控芯片的负担。

 

实验结果

 

工程建立好之后…

按下F7编译，无错误与警告…

按下ctrl+F5进入仿真…

载入完毕，按下F5全速运行…

可以看到两个LED在点亮一小段时间之后熄灭，符合程序设计的预期。

 

小结

 

本章通过一个简单的实验设计讲述STM32的GPIO操作方法。给出了硬件电路，软件设计方案，流程，带有详尽注释的程序清单以及使用到的固件函数说明。读者应该将以上所有信息整合，唯一的目的就是将程序读懂，从程序的角度来了解GPIO的操作流程。