GPIO简介

1.介绍

GPIO是通用输入输出端口的简称，简单来说就是STM32可控制的引脚，STM32芯片的GPIO引脚与外部设备连接起来，从而实现与外部通讯、控制以及数据采集的功能。STM32芯片的GPIO被分成很多组，每组有16个引脚，如型号为STM32F103VET6型号的芯片有GPIOA、GPIOB、GPIOC至GPIOE共5组GPIO,芯片一共1O0个引脚，其中GPIO就占了一大部分，所有的GPIO引脚都有基本的输入输出功能。

最基本的输出功能是由STM32控制引脚输出高、低电平，实现开关控制，如把GPIO引脚接入到LED灯，那就可以控制LED灯的亮灭，引脚接入到继电器或三极管，那就可以通过继电器或三极管控制外部大功率电路的通断。

最基本的输入功能是检测外部输入电平，如把GPIO引脚连接到按键，通过电平高低区分按键是否被按下。

1.1 保护二极管及上、下拉电阻

**引脚的两个保护二级管可以防止引脚外部过高或过低的电压输入，**当引脚电压高于VDD时，上方的二极管导通，当引脚电压低于Vss时，下方的二极管导通，防止不正常电压引入芯片导致芯片烧毁。尽管有这样的保护，并不意味着STM32的引脚能直接外接大功率驱动器件，如直接驱动电机，强制驱动要么电机不转，要么导致芯片烧坏，必须要加大功率及隔离电路驱动。

1.2 P-MOS 管和N-MOS 管

GPIO引脚线路经过两个保护二极管后，向上流向“输入模式”结构，向下流向“输出模式”结构。先看输出模式部分，线路经过一个由PMOS和N-MOS管组成的单元电路。这个结构使GPIO具有了“推挽输出”和“开漏输出”两种模式。

所谓的推挽输出模式，是根据这两个MOS管的工作方式来命名的。**在该结构中输入高电平时，经过反向后，上方的P-MOS导通，下方的N-MOS关闭，对外输出高电平；而在该结构中输入低电平时，经过反向后，N-MOS管导通，P-MOS关闭，对外输出低电平。*****当引脚高低电平切换时，两个管子轮流导通，P管负责灌电流，N管负责拉电流，使其负载能力和开关速度都比普通的方式有很大的提高。*推挽输出的低电平为0伏，高电平为3.3伏，具体参考图推挽等效电路，它是推挽输出模式时的等效电路。

而在开漏输出模式时，上方的P-MOS管完全不工作。如果我们控制输出为0，低电平，则PMOS管关闭，N-MOS管导通，使输出接地，若控制输出为1（它无法直接输出高电平）时，则P-MOS管和N-MOS管都关闭，所以引脚既不输出高电平，也不输出低电平，为高阻态。

开漏输出一般应用在I2C、SMBUS 通讯等需要“线与”功能的总线电路中

typedef enum
 {
    
     GPIO_Mode_AIN = 0x0, // 模拟输入
     GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04, // 浮空输入
     GPIO_Mode_IPD = 0x28, // 下拉输入
     GPIO_Mode_IPU = 0x48, // 上拉输入
     
     GPIO_Mode_Out_OD = 0x14, // 开漏输出
     GPIO_Mode_Out_PP = 0x10, // 推挽输出
     GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C, // 复用开漏输出
     GPIO_Mode_AF_PP = 0x18 // 复用推挽输出
 } GPIOMode_TypeDef;

1.3点亮LED灯

流程

1）使能IO口时钟，通过调用：

​ RCC_ABP2PeriphColckCmd( )

2. 初始化IO口模式，调用:

​ GPIO_Init( )

3. 操作IO口，输出高低电平

​ GPIO_SetBits( )

​ GPIO_ResetBits( )

#为了增加代码的可移植性，将硬件的相关宏定义在 bsp_LED.h 中
#ifndef _BSP_LED_H
#define _BSP_LED_H

#define LED1_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOA
#define LED1_GPIO_PORT GPIOA
#define LED1_GPIO_PIN GPIO_Pin_8

#define LED2_GPIO_CLK RCC_APB2Periph_GPIOD
#define LED2_GPIO_PORT GPIOD
#define LED2_GPIO_PIN GPIO_Pin_2

#include "stm32f10x.h"
void LED_GPIO_Config(void);
#endif/*_BSP_LED_H*/

LED初始化配置

#include "./LED/bsp_led.h"
void LED_GPIO_Config(void)
{
    
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitType_struct_A;
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitType_struct_D;
	
	/*第一步打开外设时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(LED1_GPIO_CLK,ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(LED2_GPIO_CLK,ENABLE);
	/*第二步配置外设初始化结构体*/
	GPIO_InitType_struct_A.GPIO_Pin = LED1_GPIO_PIN; 
	GPIO_InitType_struct_A.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitType_struct_A.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
	
	GPIO_InitType_struct_D.GPIO_Pin = LED2_GPIO_PIN;
	GPIO_InitType_struct_D.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitType_struct_D.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
	
	/*第三步调用初始化函数，把配置好的结构体成员写到寄存器中*/
	GPIO_Init(LED1_GPIO_PORT,&GPIO_InitType_struct_A);
	GPIO_Init(LED2_GPIO_PORT,&GPIO_InitType_struct_D);

主程序

#include "stm32f10x.h"
#include "./LED/bsp_led.h"

void delay(uint32_t count)
{
    
	for(;count!=0;count--);
}

int main(void)
{
    
	LED_GPIO_Config( );
	
	while(1)
	{
    
		GPIO_SetBits(LED2_GPIO_PORT,LED2_GPIO_PIN);
		GPIO_ResetBits(LED1_GPIO_PORT,LED1_GPIO_PIN);
		delay(0xfffff);
		GPIO_SetBits(LED1_GPIO_PORT,LED1_GPIO_PIN);
		GPIO_ResetBits(GPIOD,LED2_GPIO_PIN);
		delay(0xfffff);
		
	}
}