2-GPIO

对于STM32来说，其引脚划分可以以端口号来进行划分，GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD、GPIOE、GPIOF、GPIOG....，（A、B、C、等为端口）其中每组端口号下面最多有16个引脚，GPIOA（PA0~PA15），GPIOB（PB0~PB15）（1 2 3 4为引脚号）.......

端口号：GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD……….

STM32F407VGT6 5组：GPIOA, GPIOB……….GPIOE 每一组有0~15号（16个）//16*5=80 PH0 PH1

GPIOA0 :GPIOA端口的0号引脚

GPIOB4: GPIOB端口的4号引脚

GPIOC15: GPIOC端口的15号引脚

简称：PA0 PB4 PC15

GPIO控制器：每组都有一个GPIO控制器控制16个IO口

1.2.3 GPIO的寄存器数量

每个通用 I/O 端口包括 4 个 32 位配置寄存器（ GPIOx_MODER、 GPIOx_OTYPER、GPIOx_OSPEEDR 和 GPIOx_PUPDR）、 2 个 32 位数据寄存器（GPIOx_IDR 和GPIOx_ODR）、 1 个 32 位置位/复位寄存器 (GPIOx_BSRR)、 1 个 32 位锁定寄存器(GPIOx_LCKR) 和 2 个 32 位复用功能选择寄存器（ GPIOx_AFRH 和 GPIOx_AFRL）。

1.2.4 功能描述

根据数据手册中列出的每个 I/O 端口的特性，可通过软件将通用 I/O (GPIO) 端口的各个端口位分别配置为多种模式：

输入浮空
输入上拉
输入下拉
模拟功能
具有上拉或下拉功能的开漏输出
具有上拉或下拉功能的推挽输出
具有上拉或下拉功能的复用功能推挽
具有上拉或下拉功能的复用功能开漏

每个 I/O 端口位均可自由编程，但 I/O 端口寄存器必须按 32 位字、半字或字节进行访问。GPIOx_BSRR 寄存器旨在实现对 GPIO ODR 寄存器进行原子读取/修改访问。这样便可确保在读取和修改访问之间发生中断请求也不会有问题。

1.3 GPIO框图分析

1.3.1 关键名称

寄存器：是一块存储空间，一般都是32位，每一位或者多位可以配置对应控制器的属性

保护二极管：可以将输入进来的电信号限制到一定范围内，保护内部电路。

上/下拉电阻（弱）：在引脚浮空的状态下，可将引脚电平状态拉高或拉低

施密特触发器：整理波形，将电信号确定为3V3或者0V

1.3.2 输入框图分析

通用输入：直接读（检测）IO口的电平状态（如果需要读取外界给IO口的电平状态，就要用通用输入）

复用输入：从IO进来的数据信号要经过片上外设(串口控制器)，再到核心。IO就要用复用输入模式

模拟输入：外界的模拟量(电压)通过IO口进入到ADC控制器，ADC控制器转换成数字量，IO模拟输入复用功能。

通用输入说明：

①如何读取电平状态，通过读输入数据寄存器的对应位是0还是1，来确定IO高低电平

②上下拉电阻作用

在通用输入的时候，也就是在读某个IO的电平的时候

一定要让此IO口先保持一个电平状态，这样才能检测到不同电平状态。

如何保持电平状态？

1、可以通过芯片内部的上下拉电阻，由于是弱上下拉一般不用

2、硬件外界一个上拉电阻或者下拉电阻

1.3.3 输出框图分析

通用输出：核心直接控制IO输出高低电平，就用通用输出模式

复用输出：核心将数据信号发送到片上外设，片上外设再通过IO口传送出去.IO口复用输出模式

模拟输出: 核心将数字信号发送到DAC上，DAC将数字信号转换成电压值，通过IO出去（模拟输出）

通用输出说明：

①输出原则：对输出数据寄存器的对应位写0 或 1，就可以控制对应编号的IO口输出低/高电平

②输出类型

推挽输出：IO口可以输出高电平，也可以输出低电平

开漏输出：IO口只能输出低电平

所以：在输出的时候，要选择推挽或者开漏

③对于输出上下拉起到什么作用

1、放大电信号
2、降低功耗，但是电阻太大，电信号太弱，不用

输入和输出部分框图总结：

一个IO可以有几种模式选择以及使用场景

输入：通用输入复用输入模拟输入

输出：通用输出复用输出模拟输出

所以如果需要使用一个IO口，首先要确定模式

通用输入和通用输出的详细说明
根据框图中GPIO的工作过程，知道大致需要配置的属性

通用输入

配置为通用输入模式

上下拉电阻

输入数据寄存器

复用输入

配置为复用输入模式

上下拉电阻

模拟输入

配置为模拟输入模式

通用输出

配置为通用输出模式

置位/复位或者输出数据寄存器

输出类型

上下拉

复用输出

配置为复用输出模式

输出类型

上下拉

模拟输出

配置为模拟输出模式

1.4 GPIO寄存器

看寄存器的名字

看寄存器有什么功能

看寄存器是几个位控制一个引脚或者一个功能

1.4.1 寄存器介绍

1.4.2 GPIO 端口模式寄存器 (GPIOx_MODER) (x = A..I)

1.4.3 GPIO 端口输出类型寄存器 (GPIOx_OTYPER) (x = A..I)

1.4.4 GPIO 端口输出速度寄存器 (GPIOx_OSPEEDR) (x = A..I/)

1.4.5 GPIO 端口上拉/下拉寄存器 (GPIOx_PUPDR) (x = A..I/)

1.4.6 GPIO 端口输入数据寄存器 (GPIOx_IDR) (x = A..I)

1.4.7 GPIO 端口输出数据寄存器 (GPIOx_ODR) (x = A..I)

1.4.8 GPIO 端口置位/复位寄存器 (GPIOx_BSRR) (x = A..I)

1.4.9 GPIO时钟控制

1.5 程序配置步骤

先去看模块的引脚资源，看引脚名大概猜测其引脚有什么作用。

去看模块的手册，熟悉模块的工作原理

根据工作原理设计程序

1.6 GPIO实战

1.6.1 点亮LED灯

硬件分析：LED1连接的IO口给高电平熄灭，给低电平亮。通用输出模式，推挽输出。

编程思路：

时钟使能（GPIOC）

配置为通用输出模式

配置输出类型为推挽

不开启上拉和下拉电阻

配置IO口输出速度（低速就行）

控制输出数据寄存器对应位

作业：把其他的灯全部点亮

进阶：把按键的驱动代码写了

所有灯开的函数

所有灯关的函数

某个灯开的函数

某个灯关的函数

粗略延时

__NOP();

1.6.2 驱动蜂鸣器

无源蜂鸣器是没有正负之分的，类似于喇叭，只要在两个腿上加载不同的频率的电信号就可以实现发声，根据不同的频率所发出的声音也是不一样的。
有源蜂鸣器是有正负之分的，只需要在两个腿上加上电压信号就会发声，发出的声音音调单一、频率固定。
有源蜂鸣器比无源蜂鸣器内部多了振荡结构，所以有源蜂鸣器在价格上稍微贵一点。

硬件分析：IO口给高电平三极管导通，要控制蜂鸣器响，要配置为输出，为推挽输出。

编程思路：

初始化

时钟使能

配置为输出模式

输出类型为推挽

输出速度（低速）

无上下拉

控制

改变输出数据寄存器对应位

1.6.3 按键

按键1未按下时外界给MCU一个低电平按下时给高电平

按键2未按下时外界给MCU一个高电平按下时给低电平

按键3未按下时外界给MCU一个高电平按下时给低电平

按键4未按下时外界给MCU一个高电平按下时给低电平

找到按键连接的IO口

配置按键

初始化

时钟使能
配置为通用输入模式
浮空（上拉）

检测端口的输入数据寄存器

作业：
按键1按下时，LED1亮未按下时灭
按键2按下时，LED2亮未按下时灭
按键3按下时，LED3亮未按下时灭
按键4按下时，LED4亮未按下时灭

1.6.4 火焰传感器

硬件分析：

目前，我们只使用DO口，数字输出口

传感器开发板

VCC 3V3

GND GND

DO PA4

模块的DO为输出（固定），那么开发板想要接受DO口的数据，应该配置为通用输入模式，通过模块原理图可知，外界了上拉电阻，PA4可配置为浮空输入，若找不到模块原理图，也可开启上拉输入。

练习：去模拟一个场景，当有火焰时，蜂鸣器报警，无火焰时，蜂鸣器不报警。

火焰配置：

初始化

时钟使能

PA4配置为通用输入模式

浮空（上拉）

检测 GPIOA端口的输入数据寄存器的位4（获取某一位的状态）

If(这一位的状态为1)
{
蜂鸣器不响；
}Else
{
蜂鸣器报警；
}

1.7 位带操作

posted @ 2025-07-28 19:57 微笑的''80 阅读(20) 评论(0) 收藏举报

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