STM32学习条记——GPIO

单片机型号STM32F407VET6。

概述

GPIO的分类:

  • 可接受5V输入的(FT),绝大多数引脚都是;

  • 只能接受3.3V输入的(TTa),只有PA4PA5,就是DAC输出的两个引脚;

  • 其他,包罗BOOT0NRST这两个特殊功效的引脚。

GPIO不仅可以用作GPIO,每个GPIO都有复用功效(alternate function,AF)和附加功效(additional function),AF用GPIOx_AFR来设置,附加功效用外设中的寄存器。

一组GPIO为16个,从Px0Px15xAI,有些封装上有些引脚不存在。

GPIO的功效主要有4类:

  • 输出,推挽(push-pull,PP)或开漏(open-drain,OD),可选上拉(pull-up,PU)或下拉(pull-down,PD),4档速率;

  • AF,细节同上;

  • 输入,可选上拉或下拉;

  • 模拟,用于ADC和DAC。

HAL

HAL把外部中止也归到了GPIO中,这里暂且不涉及外部中止。

初始化这种事情我都交给STM32CubeMX来完成(STM32CubeIDE内置)。我已经开端领略到HAL的设计头脑,以后专门开一篇写。

GPIO有以下函数:

  • HAL_GPIO_Init():初始化一组GPIO中的一个或多个;

  • HAL_GPIO_DeInit():把一组GPIO中的一个或多个还原为复位状态;

  • HAL_GPIO_ReadPin():读引脚电平,返回GPIO_PinState枚举类型,可能值为GPIO_PIN_RESET = 0GPIO_PIN_SET = 1

  • HAL_GPIO_WritePin():写引脚电平,是原子操作,允许中止发生;

  • HAL_GPIO_TogglePin():翻转引脚电平;

    新书《OpenShift云原生架构:原理与实践》第一章第三节:企业级PaaS平台OpenShift

  • HAL_GPIO_LockPin():锁定引脚设置,在复位前不能修改,引脚电平还可以写。

#include "main.h"
#include <stdbool.h>
int main(void)
{
  bool prev = true;
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_Init();
  while (1)
  {
    if (HAL_GPIO_ReadPin(KEY0_GPIO_Port, KEY0_Pin) == GPIO_PIN_RESET)
      HAL_GPIO_WritePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin, GPIO_PIN_RESET);
    else
      HAL_GPIO_WritePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin, GPIO_PIN_SET);
    bool now = HAL_GPIO_ReadPin(KEY1_GPIO_Port, KEY1_Pin) == GPIO_PIN_RESET;
    if (!prev && now)
      HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin);
    prev = now;
    HAL_Delay(1);
  }
}

(STM32CubeMX天生的代码是两格缩进的,这让我异常不爽!)

LED0LED1划分连接到PA6PA7,低电平亮;KEY0KEY1划分连接到PE4PE3,上拉。程序的功效为:KEY0按下时LED0亮,松开熄灭;KEY1按下时切换LED1的亮暗状态。

寄存器

每一组GPIO都有10个寄存器:

  • GPIOx_MODER,32位,2位MODERy[1:0]一组(y015,下同),设置GPIO模式;

  • GPIOx_OTYPER,16位,1位OTy一组,设置GPIO输出类型;

  • GPIOx_OSPEEDR,32位OSPEEDRy[1:0],设置GPIO输出速率;

  • GPIOx_PUPDR,32位PUPDRy[1:0],设置上拉下拉;

  • GPIOx_IDR,16位IDRy,读取输入电平;

  • GPIOx_ODR,16位ODRy,设置输出电平;

  • GPIOx_BSRR,低16位BSy,写1GPIOx_ODR中对应位置1;高16位BRy,写1GPIOx_ODR中对应位清0;同时写1BSy优先;

  • GPIOx_LCKR:低16为LCKy,第16位LCKK,需要一个特定的写入历程(参考datasheet或HAL_GPIO_LockPin实现),可以锁定GPIOx_MODERGPIOx_OTYPERGPIOx_OSPEEDRGPIOx_PUPDRGPIOx_AFRLGPIOx_AFRH这6个控制寄存器中的对应位;

  • GPIOx_AFRLGPIOx_AFRH,4位AFRHy[3:0]为一组,设置复用输出。

STM32学习条记——GPIO

GPIO的输出级有一个NMOS和一个PMOS:

STM32学习条记——GPIO

  • 在推挽输出模式下,ODRx0,NMOS导通;ODRx1,PMOS导通;

  • 在开漏输出模式下,ODRx0,NMOS导通;ODRx1,高阻态;PMOS都不会导通。

开漏输出的应用有矩阵键盘和I²C等,需要上拉电阻,通常用内置的即可。

用寄存重视写上面的程序:

#include "main.h"
#include <stdbool.h>

#define LED0_Bit 6
#define LED1_Bit 7
#define KEY0_Bit 4
#define KEY1_Bit 3

int main(void)
{
  bool prev = true;
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  LED0_GPIO_Port->ODR |= 1 << LED0_Bit;
  LED0_GPIO_Port->MODER |= 0b01 << (LED0_Bit * 2);
  LED1_GPIO_Port->ODR |= 1 << LED1_Bit;
  LED1_GPIO_Port->MODER |= 0b01 << (LED1_Bit * 2);
  __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();
  KEY0_GPIO_Port->PUPDR |= 0b01 << (KEY0_Bit * 2);
  KEY1_GPIO_Port->PUPDR |= 0b01 << (KEY1_Bit * 2);
  while (1)
  {
    if (!(KEY0_GPIO_Port->IDR & 1 << KEY0_Bit))
      LED0_GPIO_Port->BSRR = 1 << (16 + LED0_Bit);
    else
      LED0_GPIO_Port->BSRR = 1 << LED0_Bit;
    bool now = !(KEY1_GPIO_Port->IDR & 1 << KEY1_Bit);
    if (!prev && now)
      LED1_GPIO_Port->ODR ^= 1 << LED1_Bit;
    prev = now;
    HAL_Delay(1);
  }
}

只把GPIO相关的改成了寄存器操作,时钟之类的照样用的HAL。

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