GPIO 外设讲解

通过博主上一篇博客，相信大家已经初步了解到了对于 STM32 的控制原理，但是 STM32 到外设 / 引脚有这么多，是要一个一个的去记住它的地址？或者每一次使用一个外设都要看一下数据手册？这样也太麻烦了吧，所以 STM32 便有固件库来方便大家使用，就不用去记那么多的外设地址了。
固件库

固件库原理是什么？
固件库怎么使用？
首先，固件库的原理其实是和上一篇文章讲到的原理是一样的。

在这里插入图片描述

上图可以看到：

其实，固件库就是将基地址宏定义成一个比较好记的名字，比如 GPIOB 的基地址就直接使用 GPIOB 这个宏就可以使用了，固件库将所有的地址全部定义了，省去了用户自己定义的时间，用户移植固件库后可以直接使用宏。

由此看来，固件库确实好操作，好理解了许多。

下面，我就开始讲解 STM32 固件库GPIO 外设的使用吧

GPIO 配置

我们以 GPIOB 为例子（其他 GPIO 外设操作一样）
首先，我们可以打开关于 GPIO 的固件库（stm32f10x_gpio.h 文件）。

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里面，我们可以看到有一个关于 GPIO 的初始化结构体，我们只需要配置这个结构体就可以对 GPIO 进行引脚配置。

首先，我们可以看到结构体中有：1. 引脚；2. 模式；3. 速度；
接下来我们就开始分析三种配置；

1.引脚
每一个 GPIO 外设都有 16 个引脚，这儿就可以配置使用的引脚是哪个引脚。

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这儿就有所有引脚的定义，我们只需要往里面填这些值就行：

#define GPIO_PIN    GPIO_Pin_3                        //使用宏定义，方面改写，下同。
void GPIO_Config(void)                                //这儿我配置的GPIO初始化函数。
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;                //定义一个GPIO初始化变量。
//接下来配置GPIO结构体的值。
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;            //这儿将GPIO初始化的引脚定义成了3引脚。
//接下来的配置在下面会提到。
}

2.模式
GPIO 引脚的模式比较多；

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这儿可以看到， GPIO 一共有 8 种模式，每一种模式都是什么？怎么用？我们可以在数据手册里面查看。

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这儿我们可以看到这 8 种模式的名称，可是，在什么情况用什么模式呢？接下来我会讲解，不过，其实在数据手册里面可以看到它对每一种外设的模式有配置。

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这儿就可以看到每一种外设的不同引脚有专用的模式；
因为我们这儿只是使用普通的 GPIO 输出高电平或者低电平，所以我们可以配置通用推挽输出模式。（关于每种模式详解，文章以后更新会讲到，因为小编对于 8 种模式还只是模糊理解，所以不敢定论，待小编深度学习后，会回来这篇文章末尾补充，这儿不做详解。）

//这个代码插入上述GPIO_Config()函数中，下同。
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

3.速度
接下来就配置 GPIO 引脚的速度（并不是每个引脚都需要速度，输出才需要配置速度，输入不需要。）。
因为上述我们使用的是通用推挽输出，所以要配置速度。

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这儿我们可以看到，对于速度我们有 3 种可以选择，因为下图

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可以看到， GPIO 的外设是挂载到 APB2 上的，而固件库是将时钟配置成了 72MHz，所以 AHB 是 72MHz ，APB2 也是 72MHz , APB1 是 36MHz ，所以引脚速度直接配置最高的 50MHz 是没有问题的。

    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

GPIO 时钟

这样，我们把 GPIO 配置好了，但是还不能用，博主上一篇博客讲了要使用外设必须打开时钟，所以，我们要打开 GPIO 外设的时钟。
如何使用固件库打开 GPIO 的时钟？我们可以打开 stm32f10x_rcc.h 来看。
因为 GPIO 是挂载在 APB2 上面的，在 stm32f10x_rcc.h 里面我们可以找到这样一个函数：
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这个函数就是可以打开 APB2 的时钟，这个时钟打开了，那么 GPIO 的时钟是不是也就打开了。
可是，怎么配置这个函数呢？
我们进入这个函数看看。

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有注释来帮助我们看能够填写的变量。
因为我们是需要使用 GPIOB 这个外设，所以可以很清楚的看到里面有 RCC_APB2Periph_GPIOB 这个宏，而后面那个变量有两种选择：ENABLE（使能） or DISABLE（不使能）.
所以，我们可以这样配置：

/*
这个定义在函数外。
*/
#define GPIO_PORT RCC_APB2Periph_GPIOB
#define GPIO_CLK RCC_APB2PeriphClockCmd
/*
下面定义在初始化函数内。
*/
    GPIO_CLK(GPIO_PORT, ENABLE);    //这样就打开了GPIOB外设的时钟。

最后，再初始化结构体就可以了。

在 gpio 固件库中可以看到这样的函数

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里面有个 void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct); 的函数可以用来对 GPIO 的初始化。

怎么配置？

进入函数内部，可以看到：

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还是看注释，第一个参数可以填 GPIOx ，什么是 GPIOx ？
就是 GPIOA / GPIOB / GPIOC ……
所以我们可以填 GPIOB ；
第二个参数可以看到，就是填写我们所定义的结构体指针，所以

/*
这个定义在函数外。
*/
#define GPIOx GPIOB
/*
下面定义在初始化函数内。
*/
    GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStruct);    //注意这儿是指针，所以要用&。

这样，GPIOB 就可以使用了！

可是， GPIOB 可以使用，该怎么使用呢？
还记得刚刚 gpio 固件库函数，里面是不是有很多函数？对！我们就是使用这些函数来操作这些 GPIOB 的引脚输出电平！
其实，输出高低电平只有两个函数就可以操作了，所以，我们目前只需要掌握两种函数。

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这两个函数就可以设置或者清除 GPIOB 引脚，可以发现两个函数的输入参数是一样的，所以我们只需要看其中一个函数的参数就可以了。

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通过这张图，我们就可以发现，填写的参数就是 GPIOx ，和 引脚号了。

    GPIO_SetBits(GPIOx, GPIO_PIN);        //设置IO口，使IO口置1。
    GPIO_ResetBits(GPIOx, GPIO_PIN);    //清除IO口，使IO口置0

对于上面函数是不是很分散，所以我总结了一下：

//宏定义，建议放在.h里面。
#define GPIO_PIN        GPIO_Pin_3
#define GPIO_PORT         RCC_APB2Periph_GPIOB
#define GPIO_CLK        RCC_APB2PeriphClockCmd
#define GPIOx            GPIOB
//函数放在.c文件。
void GPIO_Config(void)
{
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

    GPIO_CLK(GPIO_PORT, ENABLE);    
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOx, &GPIO_InitStruct);
}

对于 GPIO 就配置好并可以使用了，接下来详解寄存器

其实，出了使用函数操作 IO 口还可以操作寄存器。
因为我们知道所有寄存器在固件库中都被定义。
所以我们可以直接操作寄存器。
首先我们要了解 GPIO 的寄存器。

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这是关于 GPIO 所有的寄存器，我们接下来逐个分析。

CRL 寄存器

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已知这个图很明显看出是配置引脚的输出模式和速度，但是这个只是配置的 0 ~ 7 这几个引脚，具体配置图中有。
所以相对的。

CRH 寄存器

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这个是 8 ~ 15 引脚配置。与 CRL 寄存器作用相同。

IDR 寄存器

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它的高 16 为是保留，就是没有使用，所以它只有低 16 为有效（能够使用低 16 位）。
它的作用就是可以读取 IO 口的状态，这个很好理解吧 IO 是高电平还是低电平。

ODR 寄存器

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这个也是低 16 位有效，可以设置 16 个 IO 的输出；

BSRR 寄存器

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这个寄存器可以对 IO 口进行设置和清除（也就是置位 0 / 1 ）。
高 16 位置 1 就是对 IO 口清除，低 16 置 1 就是对 IO 口置 1 ，当这些位写 0 时不影响，这个就很保险。

BRR 寄存器

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这个寄存器跟上述 BSRR 寄存器功能有些相似。
它是高 16 位保留，只有低 16 位有效，低 16 位之 0 时无影响， 置 1 时可以清除（也就是置 0）。

LCKR 寄存器

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这个一共有 17 个位可以使用，最高位 16 位是用来激活这个寄存器功能。
置 1 -> 置 0 -> 置 1 -> 读取 0 -> 读取 1 这样就可以使寄存器激活。
低 16 位就是使 IO 口锁定，置 1 则 IO 口将不能再改变，置 0 则 IO 口可以再改变。

至此，小编的分享已经完了，谢谢各位的支持，如果有不对或者欠缺考虑的地方还请各位大佬多多指点。