STM32（一）简介、GPIO

1.1 简介

1.1.1 芯片型号

1.1.2 引脚

从芯片上的小圆点开始逆时针从1开始编号。

1.1.3 IO速度

有3种速度可以选择，使用时选择满足要求的最低速度即可。

1.2 GPIO

STM32芯片的架构大致如下：

GPIO属于片上外设，它有4组（参见引脚图）：

• GPIOA：PA1 ~ PA15
• GPIOB：PB1 ~ PB15
• GPIOC：PC13 ~ PC15
• GPIOD：PD0 ~ PD1

其中每一个GPIO的结构如下：

每一个GPIO都有8种工作模式，下面分别介绍。

1.2.1 输出模式

对应上面结构图的下半部分。

MOS管相关内容可以参考数电MOS管章节。

• 推挽：两个MOS管交替导通，输出高电平或低电平。

  

• 开漏：上面的PMOS保持断开（漏极开路），输出低电平或高阻。

  

• 通用：CPU控制。

• 复用：其他外设控制。

  

1.2.2 输入模式

对应上面结构图的上半部分，简化成如下电路。

• 输入上拉：使用上拉电阻（上拉电阻处的开关闭合），提供默认高电压。
• 输入下拉：使用下拉电阻，提供默认低电压。
• 输入浮空：都不使用，默认悬空。
• 模拟模式：先不管。

1.2.3 编程接口

编程接口	功能
GPIO_Init	初始化IO引脚
GPIO_WriteBit	向输出数据寄存器写1个比特位
GPIO_ReadInputDataBit	从输入数据寄存器读1个比特位
GPIO_ReadOutputDataBit	从输出数据寄存器读1个比特位

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);
void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);
uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

GPIO的8种模式：

1.3 实验

1.3.1 LED闪灯实验

开发板的PC13引脚连了一个LED，其电路如下，需要使用开漏模式，置1为高阻，LED灭，置0低电平点亮。

代码如下：

#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"

int main(void)
{
    // 1. 开启GPIOC的时钟（这一步必须要有，后面章节会讲，先有个印象）
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);
    
    // 2. 初始化IO引脚，PC13 通用输出开漏模式 2MHz
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};	// 不赋0也没问题，老师说为了避免奇怪的问题
    
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
    
    // 3. 为输出寄存器赋值
    while(1)
    {
        // 置1，高阻，灭
        GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, Bit_SET);
        Delay(1000);
        // 置0，低电平，亮
        GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_13, Bit_RESET);   
        Delay(1000);
    }
}

1.3.2 按钮实验

• PA0输出用于控制LED，推挽模式，写1亮。
• PA1输入用于读取按键状态，上拉模式，按键接地，按键按下为0（Bit_RESET），默认为1（Bit_SET）。

接线如下图：

#include "stm32f10x.h"

int main(void)
{
    // 1. 开启GPIOA的时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    
    // 2. 初始化IO引脚
    // PA0 通用输出推挽模式 2MHz
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
    // PA1 通用输入上拉模式 2MHz
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
    
    // 3. 循环读取PA1的状态，控制PA0的输出
    while(1) {
        // PA1 = 0，按下按钮，PA0写1，LED亮
        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == Bit_RESET) {
            GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_SET);
        }
        // PA1 = 1，松开按钮，PA0写0，LED灭
        else {
            GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_RESET);
        }
    }
}