• stm32f4xx-GPIO

    文章目录

    一、GPIO

    寄存器映射：
    给寄存器（特殊的存储器）的地址命名的过程。
    图片来源：https://blog.csdn.net/qq_39400113/article/details/119043161
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    General Purpose Input Output，通用输入输出

    GPIO即通用IO（输入/输出端口），是STM32可控制引脚。STM32芯片的GPIO引脚与外部设备连接起来，可实现与外部通讯、控制外部硬件或者采集外部硬件数据的功能。

    STM32F407有8组IO口，分别为GPIOA~GPIOH，除了GPIOH只有两个IO口，其余每组IO都有16个IO口。

    GOIO的复用：

    ​ STM32F407有很多内置的外设，这些外设的外部引脚都是与GPIO共用的，一个引脚可以有很多作用，只是默认为IO口，如果想使用一个GPIO内置外设的功能引脚，就需要GPIO的复用，那么当这个GPIO作为内存外设使用的时候，就叫做复用，比如：串口，就是GPIO复用为串口

    二、GPIO工作模式

    上拉和下拉区别：————
    上拉：接电源+电阻，注入电流；将电阻从电源的高电平引出，接至输出端。
    上拉作用：输出高电平。
    下拉：接地+电阻，输出电流;电路节点的电平被下拉到地。
    下拉作用：输出低电平。
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    4种输入模式

    （1）浮空输入 即不连接内部上下拉电阻

    （2）上拉输入 检测模拟信号输入

    （3）下拉输入 数字信号输入

    （4）模拟输入 数字信号输入

    4种输出模式

    （1）开漏输出 （带上拉或者下拉）

    （2）复用开漏输出（带上拉或者下拉）

    （3）推挽输出（带上拉或者下拉）可以输出高低电平，连接数字器件

    （4）复用推挽输出（带上拉或者下拉）复用串口，IIC，SPI

    4种输出速度

    （1）2Mhz 低速

    （2）25Mhz 中速

    （3）50Mhz 快速

    （4）100Mhz 高速

    输入配置

    对 I/O 端口进行编程作为输入时：

    • 输出缓冲器被关闭
    • 施密特触发器输入被打开
    • 根据 GPIOx_PUPDR 寄存器中的值决定是否打开上拉和下拉电阻
    • 输入数据寄存器每隔 1 个 AHB1 时钟周期对 I/O 引脚上的数据进行一次采样
    • 对输入数据寄存器的读访问可获取 I/O 状态
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    输出配置

    对 I/O 端口进行编程作为输出时：

    • 输出缓冲器被打开：
      • –开漏模式（常用于总线）：输出寄存器中的“0”可激活 N-MOS，而输出寄存器中的“1”会使端口保持高阻态 (Hi-Z)（P-MOS 始终不激活）。
      • –推挽模式：输出寄存器中的“0”可激活 N-MOS，而输出寄存器中的“1”可激活P-MOS。
    • 施密特触发器输入被打开
    • 根据 GPIOx_PUPDR 寄存器中的值决定是否打开弱上拉电阻和下拉电阻
    • 输入数据寄存器每隔 1 个 AHB1 时钟周期对 I/O 引脚上的数据进行一次采样
    • 对输入数据寄存器的读访问可获取 I/O 状态
    • 对输出数据寄存器的读访问可获取最后的写入值

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    • 推挽电路（push-pull）就是两个不同极性晶体管间连接的输出电路。推挽电路采用两个参数相同的功率BJT管或MOSFET管，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。推挽输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。
    • 在电路设计中，推挽输出是一种很常用的输出模式。推挽输出有很多优点，比如更低的损耗，更安全的输出等。“推挽”之意，即为当一个管子推出去时，另一个管子拉回来。输入不同，交替导通。
    • 举个例子
      当输入信号为高电平的时候，上面的管子导通，下面的管子截止，输出信号为高电平。
      当输入信号为低电平的时候，上面的管子截止，下面的管子导通，输出信号为低电平。
    • MOS管
      N型mos比P型mos管使用的多
      N型mos管比P型mos管的开关速度快（工艺的影响 ），所以Pmos开关损耗多，发热严重
      Nmos比Pmos耐压高
      Nmos通过电流能力比较大，因此常用于推挽电路的下管。

    复用功能配置

    • 对 I/O 端口进行编程作为复用功能时：
    • 可将输出缓冲器配置为开漏或推挽
    • 输出缓冲器由来自外设的信号驱动（发送器使能和数据）
    • 施密特触发器输入被打开
    • 根据 GPIOx_PUPDR 寄存器中的值决定是否打开弱上拉电阻和下拉电阻
    • 输入数据寄存器每隔 1 个 AHB1 时钟周期对 I/O 引脚上的数据进行一次采样
    • 对输入数据寄存器的读访问可获取 I/O 状态
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    模拟配置

    对 I/O 端口进行编程作为模拟配置时：

    • 输出缓冲器被禁止。
    • 施密特触发器输入停用，I/O 引脚的每个模拟输入的功耗变为零。施密特触发器的输出被强制处理为恒定值 (0)。
    • 弱上拉和下拉电阻被关闭。
    • 对输入数据寄存器的读访问值为“0”。
    • 在模拟配置中，I/O 引脚不能为 5 V 容忍

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    GOIO主要特性

    ● 受控 I/O 多达 16 个

    ● 输出状态：推挽或开漏 + 上拉/下拉

    ● 从输出数据寄存器 (GPIOx_ODR) 或外设（复用功能输出）输出数据

    ● 可为每个 I/O 选择不同的速度

    ● 输入状态：浮空、上拉/下拉、模拟

    ● 将数据输入到输入数据寄存器 (GPIOx_IDR) 或外设（复用功能输入）

    ● 置位和复位寄存器 (GPIOx_BSRR)，对 GPIOx_ODR 具有按位写权限

    ● 锁定机制 (GPIOx_LCKR)，可冻结 I/O 配置

    ● 模拟功能

    ● 复用功能输入/输出选择寄存器（一个 I/O 最多可具有 16 个复用功能）

    ● 快速翻转，每次翻转最快只需要两个时钟周期

    ● 引脚复用非常灵活，允许将 I/O 引脚用作 GPIO 或多种外设功能中的一种
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    库函数参考： STM32官方固件库（标准固件库）

    [STMCU中文官网](https://www.stmcu.com.cn/Designresource/list/STM32 MCU/firmware_software/firmware_software)

    寄存器地址名称映射：
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    三、test

    点灯实验

    库函数方式 + 位带操作

    #include "stm32f4xx.h"
//寄存器位带别名 = 0x42000000 + (寄存器的地址-0x40000000)*32 + 引脚编号*4
#define PFout(n) *(volatile uint32_t *)(0x42000000+(((uint32_t)&GPIOF->ODR - 0x40000000)<<5) + (n<<2))
//定义需要配置的硬件结构体
static GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
//初始化LED
void init_led()
{
	//1、使能AHB1硬件时钟
	RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOF, ENABLE);
	//2、硬件配置
	GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;		//端口模式配置为输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;		//输出配置为推挽输出
	GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;			//配置引脚编号为9号引脚
	GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;		//上拉
	GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;	//快速50Mhz输出速度
	
	GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStruct);
	//3、使能硬件工作
	GPIO_SetBits(GPIOF, GPIO_Pin_9);//设置GPIOF9引脚为高电平，灯灭
}

int main(void)
{	
	init_led();
	GPIO_ResetBits(GPIOF, GPIO_Pin_9);//设置GPIOF9引脚为低电平，灯亮起来
	PFout(9) = 0;
	PFout(9) = 1;
	while(1)
	{
		
	}
}

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    寄存器操作

    #include "stm32f4xx.h"

//找到GPIOF的硬件时钟边界地址，还有偏移地址，将地址值转换成地址值指针
#define RCC_AHB1ENR *(volatile unsigned long *)(0x40023800 + 0x30)
//找到GPIOF的边界地址，还有偏移地址，将地址值转换成地址值指针
//GPIOF端口的地址
#define GPIOF_MODER *(volatile unsigned long *)(0x40021400 + 0x00)
//GPIOF输出类型寄存器的地址
#define GPIOF_OTYPER *(volatile unsigned long *)(0x40021400 + 0x04)
//GPIOF输出速度寄存器的地址
#define GPIOF_OSPEEDR *(volatile unsigned long *)(0x40021400 + 0x08)
//GPIOF上拉/ 下拉寄存器的地址
#define GPIOF_PUPDR *(volatile unsigned long *)(0x40021400 + 0x0C)
//GPIOF端口输出数据寄存器的地址
#define GPIOF_ODR *(volatile unsigned long *)(0x40021400 + 0x14)

//初始化LED
void init_led()
{
	//1、使能GPIOF的时钟
	RCC_AHB1ENR |= 1 << 5;//将地址第5位置为1，而且其他位不变
	//2、配置端口的模式
	//将端口模式寄存器地址的19位置0,18位置1
	GPIOF_MODER &= ~(0x03 << 18); //将18和19位清零
	GPIOF_MODER |= 1 << 18; //将18位置为1，保证其他位不变
	
	GPIOF_OTYPER &= ~(1 << 9); //设置为推挽，将9位置为0
	
	GPIOF_OSPEEDR &= ~(0x03 << 18); //将18和19位清零
	GPIOF_OSPEEDR |= 1 << 19; //将19位置为1，保证其他位不变	//输出速度  50Mhz快速
	
	GPIOF_PUPDR &= ~(0x03 << 18); //将18和19位清零	设置成上拉
	GPIOF_PUPDR |= 1 << 18; //将18位置为1，保证其他位不变
	
	//3、使能硬件工作
	//让端口输出高电平，让灯灭
	GPIOF_ODR |= 1 << 9;
	
}

int main(void)
{	
	init_led();
	//让端口输出低电平，让灯亮
	GPIOF_ODR &= ~(1 << 9);
	while(1)
	{
		
	}
}


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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/qq_45698138/article/details/126614495