GPIO
寄存器
GPIO的寄存器
- GPIOx_CRL: 控制输入输出以及模式, 输出速度可理解为: 输出驱动电路的带宽：即一个驱动电路可以不失真地通过信号的最大频率。
- GPIOx_CRH: 同上
- GPIOx_IDR: 读出GPIO的状态
- GPIOx_ODR: 设置对应的位
- GPIOx_BSRR设置对应的位为0
- GPIOx_BRR: 清除
- GPIOx_LCKR: 锁
RCC寄存器
- RCC_CR时钟控制寄存器
- 时钟配置寄存器(RCC_CFGR)
- 时钟中断寄存器 (RCC_CIR)
- APB2 外设复位寄存器 (RCC_APB2RSTR)
- APB1 外设复位寄存器 (RCC_APB1RSTR)
- AHB外设时钟使能寄存器 (RCC_AHBENR)
- APB2 外设时钟使能寄存器(RCC_APB2ENR), RCC起始地址0x40021000, 偏移18
- APB1 外设时钟使能寄存器(RCC_APB1ENR)
- 备份域控制寄存器 (RCC_BDCR)
- 控制/状态寄存器 (RCC_CSR)
原理
GPIO简介
general purpose input output: 通用输入输出
通过软件控制引脚实现通讯控制, 信息采集
引脚的功能=> 数据手册
引脚不要连接电机, 存在过充电压损坏电路, 链接的话需要电路隔离
引脚模式
- 推挽输出
左侧输入的是1, 反向之后是0, 上面的导通, 输出的是高电平, 下面截止, 对外输出的电流比较大25ma, 是用的最多
- 开漏输出
只能输出低电平, 这个模式的时候上面的NMOS管不工作, 高电平外部提供, 可以输出高电压
- 上拉下拉输入
通过软件配置, 向VSRR寄存器写入数字控制, 可以从IDR寄存器进行读取
施密特触发器: 起到门禁的功能, 高于2.0为1, 低于1.2为0
实际实现
第一种
//打开时钟
*(unsigned int *)0x40021018 |= (1<<3);
//控制CRL寄存器
*(unsigned int *)0x40010c00 |= (1<<(4*0));
//控制ODR寄存器
*(unsigned int *)0x40010c0c &= ~(1<<0);
第二种
#ifndef __STM32F10x_H__
#define __STM32F10x_H__
#define PERIRHRAL_BASE ((unsigned int)0x40000000)
#define APB1_BASE (PERIRHRAL_BASE)
#define APB2_BASE (APB1_BASE + 0x10000)
#define AHB_BASE (APB1_BASE + 0x20000)
#define RCC_BASE (AHB_BASE + 0x1000)
#define GPIOB_BASE (APB2_BASE + 0x0c00)
#define GCCAPB2_ENR *(unsigned int *)(RCC_BASE + 0x18)
#define GPIOB_ODR *(unsigned int *)(GPIOB_BASE + 0xc)
#define GPIOB_CRL *(unsigned int *)(GPIOB_BASE + 0x0)
#endif
第三种
typedef struct {
uint32_t GPIO_CRL;
uint32_t GPIO_CRH;
uint32_t GPIO_IDR;
uint32_t GPIO_ODR;
uint32_t GPIO_BSRR;
uint32_t GPIO_BRR;
uint32_t GPIO_LCKR;
}GPIO_TypeDef;
#define GPIOB ((GPIO_TypeDef *)GPIOB_BASE)
第四种
使用初始化函数, 构建一个结构体, 使用结构体的参数作为初始化的值, 之后通过运算使用函数进行初始化
typedef enum
{
GPIO_Speed_10MHz = 1, // 10MHZ (01)b
GPIO_Speed_2MHz, // 2MHZ (10)b
GPIO_Speed_50MHz // 50MHZ (11)b
}GPIOSpeed_TypeDef;
typedef enum
{ GPIO_Mode_AIN = 0x0, // 模拟输入 (0000 0000)b
GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04, // 浮空输入 (0000 0100)b
GPIO_Mode_IPD = 0x28, // 下拉输入 (0010 1000)b
GPIO_Mode_IPU = 0x48, // 上拉输入 (0100 1000)b
GPIO_Mode_Out_OD = 0x14, // 开漏输出 (0001 0100)b
GPIO_Mode_Out_PP = 0x10, // 推挽输出 (0001 0000)b
GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C, // 复用开漏输出 (0001 1100)b
GPIO_Mode_AF_PP = 0x18 // 复用推挽输出 (0001 1000)b
}GPIOMode_TypeDef;
typedef struct
{
uint16_t GPIO_Pin;
uint16_t GPIO_Speed;
uint16_t GPIO_Mode;
}GPIO_InitTypeDef;
void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
{
uint32_t currentmode = 0x00, currentpin = 0x00, pinpos = 0x00, pos = 0x00;
uint32_t tmpreg = 0x00, pinmask = 0x00;
/*---------------------- GPIO 模式配置 --------------------------*/
// 把输入参数GPIO_Mode的低四位暂存在currentmode
currentmode = ((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x0F);
// bit4是1表示输出，bit4是0则是输入
// 判断bit4是1还是0，即首选判断是输入还是输出模式
if ((((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x10)) != 0x00)
{
// 输出模式则要设置输出速度
currentmode |= (uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Speed;
}
/*-------------GPIO CRL 寄存器配置 CRL寄存器控制着低8位IO- -------*/
// 配置端口低8位，即Pin0~Pin7
if (((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Pin & ((uint32_t)0x00FF)) != 0x00)
{
// 先备份CRL寄存器的值
tmpreg = GPIOx->CRL;
// 循环，从Pin0开始配对，找出具体的Pin
for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++)
{
// pos的值为1左移pinpos位
pos = ((uint32_t)0x01) << pinpos;
// 令pos与输入参数GPIO_PIN作位与运算，为下面的判断作准备
currentpin = (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos;
//若currentpin=pos,则找到使用的引脚
if (currentpin == pos)
{
// pinpos的值左移两位（乘以4），因为寄存器中4个寄存器位配置一个引脚
pos = pinpos << 2;
//把控制这个引脚的4个寄存器位清零，其它寄存器位不变
pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;
tmpreg &= ~pinmask;
// 向寄存器写入将要配置的引脚的模式
tmpreg |= (currentmode << pos);
// 判断是否为下拉输入模式
if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD)
{
// 下拉输入模式，引脚默认置0，对BRR寄存器写1可对引脚置0
GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);
}
else
{
// 判断是否为上拉输入模式
if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU)
{
// 上拉输入模式，引脚默认值为1，对BSRR寄存器写1可对引脚置1
GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);
}
}
}
}
// 把前面处理后的暂存值写入到CRL寄存器之中
GPIOx->CRL = tmpreg;
}
/*-------------GPIO CRH 寄存器配置 CRH寄存器控制着高8位IO- -----------*/
// 配置端口高8位，即Pin8~Pin15
if (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin > 0x00FF)
{
// // 先备份CRH寄存器的值
tmpreg = GPIOx->CRH;
// 循环，从Pin8开始配对，找出具体的Pin
for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++)
{
pos = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
// pos与输入参数GPIO_PIN作位与运算
currentpin = ((GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos);
//若currentpin=pos,则找到使用的引脚
if (currentpin == pos)
{
//pinpos的值左移两位（乘以4），因为寄存器中4个寄存器位配置一个引脚
pos = pinpos << 2;
//把控制这个引脚的4个寄存器位清零，其它寄存器位不变
pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;
tmpreg &= ~pinmask;
// 向寄存器写入将要配置的引脚的模式
tmpreg |= (currentmode << pos);
// 判断是否为下拉输入模式
if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD)
{
// 下拉输入模式，引脚默认置0，对BRR寄存器写1可对引脚置0
GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
}
// 判断是否为上拉输入模式
if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU)
{
// 上拉输入模式，引脚默认值为1，对BSRR寄存器写1可对引脚置1
GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
}
}
}
// 把前面处理后的暂存值写入到CRH寄存器之中
GPIOx->CRH = tmpreg;
}
}
第五步
增加移植性, 使用宏定义
使用固件库
void LED_GPIO_Config()
{
//开启时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(LED_G_GPIO_CLOCK, ENABLE);
//初始化引脚
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = LED_G_GPIO_PIN;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
GPIO_Init(LED_G_GPIO_PORT, &GPIO_InitStructure);
}
读取
电阻是为了限流, 保护GPIO, 电容硬件消抖
PA0有唤醒功能, 上升沿唤醒
外部下拉设置为浮空
#define LED_G_TOGGLE {LED_GPIO_PORT->ODR^=LED_G_GPIO_PIN;}
与1异或变号, 与0不变
uint8_t Key_Scaan(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
{
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON)
{
//松手检测
while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOx,GPIO_Pin) == KEY_ON);
return KEY_ON;
}
else
{
return KEY_OFF;
}
}
位带操作
CM3权威指南=>5.4
寄存器里面的每一个位都重新找一个地址, 每个位膨胀为4个字节(32位), 最低位有效, 只有最前面的1MB会被映射
外设的AliasAddr = 0x42000000 + (A - 0x40000000)*8*4 + n*4
SARM的AliasAddr = 0x22000000 + (A - 0x20000000)*8*4 + n*4
A是寄存器的偏移值, n是寄存器的第几位
统一公式: 
#define GPIOB_ODR_ADDR (GPIOB_BASE+0x0c)
#define GPIOA_IDR_ADDR (GPIOA_BASE+0x08)
#define GPIOC_IDR_ADDR (GPIOC_BASE+0x08)
#define PBout(n) *(unsigned int*)((GPIOB_ODR_ADDR & 0xF0000000) + 0x02000000 + ((GPIOB_ODR_ADDR & 0x00FFFFFF)<<5)+ (n<<2))
#define PBIn(n) *(unsigned int*)((GPIOA_IDR_ADDR & 0xF0000000) + 0x02000000 + ((GPIOA_IDR_ADDR & 0x00FFFFFF)<<5)+ (n<<2))
#define PCIn(n) *(unsigned int*)((GPIOC_IDR_ADDR & 0xF0000000) + 0x02000000 + ((GPIOC_IDR_ADDR & 0x00FFFFFF)<<5)+ (n<<2))
while(1){
if(PCIn(13)==KEY_ON)
{
while(PCIn(13)==KEY_ON);
LED_G_TOGGLE;
}
}