下文将根据STM32F207参考手的中GPIO框图讲解GPIO功能。; ~7 s. {# N3 z2 s- h3 S# r3 d
7 s9 e1 @0 t( o5 w; v
/ S) H+ d; ? g# b" n' S3 H( X) Z. T
$ N! L2 A [. e$ d `" z01 I/O接口电路" G! p# D7 ?* c; v
带FT的是说明可以容忍5V电压的,I/O电路框图 $ _: k' X0 w8 T( n. c
Z* u, @6 a6 N2 I( Z1.1、普通输入 普通输入模式下,上拉和下拉电阻(微弱)的存在,共分3种模式
$ u2 o/ @3 Q, m2 y; K
浮空输入,不使能上拉电阻,不使能下拉电阻 上拉输入,使能上拉电阻 下拉输入,使能下拉电阻
4 C2 @7 F" Z. F" R2 b$ L! A9 D& Y6 E& f' B5 D- f0 I# I( X
3 I( s1 z0 e3 ^6 W1 Z# u T
从上面框图得知,输出缓存是被禁止的 # P) N+ V, ~( `# }
1.2、普通输出 普通输入模式下,上拉和下拉电阻(微弱)的存在。主要是由于P-MOS和N-MOS的存在分为下列两种模式 + J- v% Z; S& ^, A( r7 w1 ?# d
% _4 u( V% K2 s0 _从上面的框图得知, 7 u- o/ E. j7 @9 |0 n
1、在普通输出模式中,TTL施密特触发器是打开的,所以读输入数据寄存器,可以得到 I/O 的状态。 / ?* j; k, I: ?. n
2、驱动GPIO输出,我们可以采用输出寄存器也可以使用位段 # D V$ w! S' d* E1 `& Q% h) Z/ x
1.3、模拟输入 模拟输入上拉电阻和下拉电阻是没有用的
9 S0 q: B* ^* D! u+ ~) D% V1 r5 s
高阻态下模拟输入
% j& D+ }3 `. r2 _5 w从上面框图得知 ; p1 A% M8 \9 g! r: Z" J2 j
弱上拉和下拉电阻禁止 施密特触发器停用,施密特触发器输出值强制为0 输出缓存被禁止 读输入数据期存器, 读到的值为0 & I$ s" l9 {" v0 |! w; b o
' E6 Y' R$ B W( S$ A7 f
注意:IO配置成模拟输入时,不能容忍5V电压
, M2 Q% x$ W; c; C3 R
1.4、复用输出 复用输出框图 , n3 e. ?6 M2 V) R" u Q
从上图框图中可以得到5条信息 5 |# W; ]& L1 V9 j. B3 V8 s
输出缓存被来自外设的信号驱动(发送数据器使能和数据),也即是位设置/清除寄存器和输出数据寄存器在这里是无用的 由于P-MOS和N-MOS使能,仍然可以配置成推挽输出和开漏输出 上拉电阻和下拉电阻使能,可以进行配置 TTL施密特触发器使能 可以通过读输入数据寄存器, 可以得到 I/O 的状态 : T9 o" t4 l3 G$ ~1 v# Y$ r$ b# T
/ a. V) u5 E: R, w- R% ^
4 M1 R: U/ x8 b! ? b02 管脚复用和重映射
" u. c# E3 e5 x1 l管脚复用和重映射(其实是一回事),STMF10X系列叫重映射,STMF20X系列叫管脚复用,也就是复用功能 . ]7 _1 T" N u: G) B
2.1、STMF10X系列 STM32上有很多I/O口,也有很多的内置外设想I2C,ADC,ISP,USART等,为了节省引出管脚,这些内置外设基本上是与I/O口共用管脚的,也就是I/O管脚的复用功能。但是STM32还有一特别之处就是:很多复用内置的外设的I/O引脚可以通过重映射功能,从不同的I/O管脚引出,即复用功能的引脚是可通过程序改变的。 ( H7 w; c% t* ?+ P4 W+ Q5 h
0 t: F9 Q5 y2 H+ w
三个红框交汇处.STM32F103VCT6这个CPU的USART1接的是PB6/PB7但是上电初始化后默认功能并非是USART1.所以想要用串口功能.必须用端口重映射。
B5 U C" j! v1 v8 P
STM32的单片机每个功能模块有自己的时钟系统,所以要想要调用STM32单片机的功能模块时必须先配置对应时钟,然后才能去操作相应的功能模块.端口重映射也一样.如图示:
; T% X" U! B6 g重映射步骤为:
2 M2 H7 f4 J5 r0 x& A7 d
1. 打开重映射时钟和USART重映射后的I/O口引脚时钟, 6 ]+ u! i; Z" F
0 ~$ J" {6 b6 O: d) I" x* i- RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);
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2. I/O口重映射开启. - O_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART1,ENABLE);
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3. 配制重映射引脚, 这里只需配置重映射后的I/O,原来的不需要去配置.
1 j. D) Y2 t& }- GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_6;
# Y# R% H1 W. ?1 T: L - GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;
+ f) S0 m/ Y' ?8 S4 T2 ? - GPIO_InitStructure.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz;
4 ~5 ^ B; y2 f/ x - GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);# v- p! |9 I6 O; A
- 4 s! o _; a, S% a) A
- GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_7;
0 r" F* s% g$ E - GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IN_FLOATING;
; }- y# K8 ]/ h# B1 S1 R - GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
复制代码 ( I7 `. o3 d* b! h- G- @6 y& i* f
2.1、STMF20X系列 STMF20X系列(包括之后的40系列)是没有重映射的说法,只有统一的称为复用功能。 * V& b, M* n" f* J2 C
3 C& i1 p( j! w& m- a从上图看出F10X系列会有专门的普通IO寄存器,会有复用寄存器,使用库函数如下:
5 C7 o1 E% n0 R0 w7 s
7 W5 b6 h. W+ ?2 Q( e* H/ {2 }+ K% c
- void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalStateNewState)
复制代码 % R7 x1 D' s$ C+ V
0 b5 F+ W% s$ o f# T' h" L7 u p
2 [3 Q6 [; ^! M! \0 R% F
" d. Z9 X) w2 O6 w* w ]7 y' v. z5 E" _8 o& X7 N
从上图F20X系列使用了复用功能寄存器,然不是像F10系列存在专门的复用寄存器,F20X系列GPIO复用的功能更广。 5 P# j3 c. i% [* ]5 M' o& [1 \
备注:要先配置GPIO为复用功能,再调用复用的库函数
j5 ^6 c) F _ 9 {& y0 l# R4 Y7 C$ s" G4 J; f
+ W- G7 s/ h0 ?5 ]/ C03 相关名词解释
, T* c5 H1 }3 v1 m; E7 G7 c' w, Y$ a0 s% p. C
GPIO模式名字解释 GPIO_Mode | 全拼 | 描述 | GPIO_Mode_AIN | Analogue In | 模拟输入 | GPIO_Mode_IN_FLOATING | Float In | 浮空输入 | GPIO_Mode_IPD | In Pull Down | 下拉输入 | GPIO_Mode_IPU | In Pull Up | 上拉输入 | GPIO_Mode_Out_OD | Out Drain | 开漏输出 | GPIO_Mode_Out_PP | Push Pull | 推挽输出 | GPIO_Mode_AF_OD | Alternate Function | 复用开漏输出 | GPIO_Mode_AF_PP | Alternate Function | 复用推挽输出 |
: g! h! Z. P: P
F20系列:GPIO共有四种功能 ! J+ W7 Y+ M% p
- typedef enum
2 W, V/ d `$ h8 U, G - { " {! ~6 V- @7 M' X! A
- GPIO_Mode_IN = 0x00, /*!< GPIO Input Mode */
' S; S7 F& I1 R$ q' y - GPIO_Mode_OUT = 0x01, /*!< GPIO Output Mode */
8 } j$ U5 [* N8 P# f) A# s! Z - GPIO_Mode_AF = 0x02, /*!< GPIO Alternate function Mode */
! U% ] J8 S3 @7 ~# \ - GPIO_Mode_AN = 0x03 /*!< GPIO Analog Mode */! l/ c* N9 i9 V+ ^" S
- }GPIOMode_TypeDef;
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" P. }7 n2 H& O7 a# R6 C# |
6 `: e/ ?. \1 _GPIO状态8 D3 n9 x! V; V( i7 \# u
* L/ d4 C. Y2 E0 K; u
推挽输出
5 Z7 [, L' o$ X6 S0 }( F' n9 `, B4 T3 B" B/ f1 O) ~5 z
可以输出强高低电平,连接数字器件。 " l/ e! N& A2 e3 j/ f P' Q
1 L: u6 L6 z0 U( P+ V/ P
开漏输出
- |. w: N4 ]' B2 y
1 ]" g: W/ U4 C7 _只可以输出强低电平,高电平需要外部电阻拉高,输出端相当于三极管的集电极,要得到高电平,需要上拉电阻,适合做电流型的驱动,其吸收电流negligence相对强(一般20ma以内) % s* D/ y6 |8 n) \
/ c3 m3 Z. S1 b0 c, W 高阻态
. W9 n. A# E( R5 Q% M0 A# L* I' Y. e6 p
高阻态是一个数字电路里常见的术语,指的是电路的一种输出状态,既不是高电平也不是低电平,如果高阻态再输入下一级电路的话,对下级电路无任何影响,和没接一样,如果用万用表测的话有可能是高电平也有可能是低电平,随它后面接的东西定的。如果设置为浮空输入,也就是既没有上拉电阻,没有下拉电阻。可以认为是高阻态。 2 v! P# y5 M' b: C( f
) F6 i7 V5 S& Q( l" @3 ]8 C
: o5 M( Y2 e2 c6 ~. r# c+ F/ ? |