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江协科技教程标准库文档

GPIO

GPIO 通用输入输出端口

GPIO简介

  • GPIO（General Purpose Input Output）通用输入输出口
  • 可配置为8种输入输出模式
  • 引脚电平：0V~3.3V，部分引脚可容忍5V
  • 输出模式下可控制端口输出高低电平，用以驱动LED、控制蜂鸣器、模拟通信协议输出时序等
  • 输入模式下可读取端口的高低电平或电压，用于读取按键输入、外接模块电平信号输入、ADC电压采集、模拟通信协议接收数据等

GPIO基本结构

GPIO基本结构

GPIO位结构

GPIO位结构

GPIO模式

通过配置GPIO的端口配置寄存器，端口可以配置成以下8种模式

模式名称性质特征
浮空输入数字输入可读取引脚电平，若引脚悬空，则电平不确定
上拉输入数字输入可读取引脚电平，内部连接上拉电阻，悬空时默认高电平
下拉输入数字输入可读取引脚电平，内部连接下拉电阻，悬空时默认低电平
模拟输入模拟输入GPIO无效，引脚直接接入内部ADC
开漏输出数字输出可输出引脚电平，高电平为高阻态，低电平接VSS
推挽输出数字输出可输出引脚电平，高电平接VDD，低电平接VSS
复用开漏输出数字输出由片上外设控制，高电平为高阻态，低电平接VSS
复用推挽输出数字输出由片上外设控制，高电平接VDD，低电平接VSS

GPIO STM32 标准库函数介绍

GPIO_InitTypeDef 结构体定义

/** 
  * @brief  GPIO 初始化结构体定义  
  */

typedef struct
{
  /*!< 指定要配置的GPIO引脚：此参数可以是 @ref GPIO_pins_define 中的任意值 GPIO_Pin_x，x可以是(0..15)+All */
  uint16_t GPIO_Pin;             

  /*!< 指定所选引脚的速度：此参数可以是 @ref GPIOSpeed_TypeDef 中的值
    typedef enum
    { 
      GPIO_Speed_10MHz = 1,
      GPIO_Speed_2MHz, 
      GPIO_Speed_50MHz
    }GPIOSpeed_TypeDef;
   */
  GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;  

  /*!< 指定所选引脚的工作模式：此参数可以是 @ref GPIOMode_TypeDef 中的值
    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;
   */
  GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;    
}GPIO_InitTypeDef;

初始化函数

/**
  * @brief  根据GPIO_InitStruct中指定的参数初始化GPIOx外设
  * @param  GPIOx: x可以是(A..G)用于选择GPIO外设
  * @param  GPIO_InitStruct: 指向GPIO_InitTypeDef结构体的指针，
  *         包含了指定GPIO外设的配置信息
  * @retval 无
  */
void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);

/** 例子 */
void GPIO_Init_Example(){
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
  GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
  GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

读取函数

/**
  * @brief  读取指定输入端口引脚的电平值。
  * @param  GPIOx: x可以是(A..G)，用于选择GPIO外设。
  * @param  GPIO_Pin: 指定要读取的端口引脚。
  *   此参数可以是GPIO_Pin_x，其中x为(0..15)。
  * @retval 输入端口引脚的电平值。
  */
uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

/**
  * @brief  读取指定GPIO输入数据端口的值。
  * @param  GPIOx: x可以是(A..G)，用于选择GPIO外设。
  * @retval GPIO输入数据端口的值。
  */
uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

/**
  * @brief  读取指定输出数据端口引脚的电平值。
  * @param  GPIOx: x可以是(A..G)，用于选择GPIO外设。
  * @param  GPIO_Pin: 指定要读取的端口引脚。
  *   此参数可以是GPIO_Pin_x，其中x为(0..15)。
  * @retval 输出端口引脚的电平值。
  */
uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

/**
  * @brief  读取指定GPIO输出数据端口的值。
  * @param  GPIOx: x可以是(A..G)，用于选择GPIO外设。
  * @retval GPIO输出数据端口的值。
  */
uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

设置函数

/**
  * @brief  设置GPIOx引脚为高电平
  * @param  GPIOx: x可以是(A..G)用于选择GPIO外设
  * @param  GPIO_Pin: 要设置的引脚
  * @retval 无
  */
void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin); 

/**
  * @brief  设置GPIOx引脚为低电平
  * @param  GPIOx: x可以是(A..G)用于选择GPIO外设
  * @param  GPIO_Pin: 要设置的引脚
  * @retval 无
  */
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

/**
  * @brief  设置或清除选定的数据端口位。
  * @param  GPIOx: x可以是(A..G)，用于选择GPIO外设。
  * @param  GPIO_Pin: 指定要写入的端口位。
  *   此参数可以是GPIO_Pin_x，其中x为(0..15)。
  * @param  BitVal: 指定要写入选定位的值。
  *   此参数可以是BitAction枚举值之一：
  *     @arg Bit_RESET: 清除端口引脚
  *     @arg Bit_SET: 置位端口引脚
  * @retval 无
  */
void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);

/**
  * @brief  向指定的GPIO数据端口写入数据。
  * @param  GPIOx: x可以是(A..G)，用于选择GPIO外设。
  * @param  PortVal: 指定要写入端口输出数据寄存器的值。
  * @retval 无
  */
void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);

中断函数

/**
  * @brief  配置GPIO引脚为中断源。
  * @param  GPIOx: x可以是(A..G)，用于选择GPIO外设。
  * @param  GPIO_Pin: 指定要配置为中断源的引脚。
  *   此参数可以是GPIO_Pin_x，其中x为(0..15)。
  * @param  GPIO_Mode: 指定引脚的工作模式。
  *   此参数可以是GPIO_Mode_IN_FLOATING、GPIO_Mode_IPU或GPIO_Mode_IPD。
  * @retval 无
  */
void GPIO_EXTILineConfig(uint8_t GPIO_PortSource, uint8_t GPIO_PinSource);

/** 例子 */
GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB, GPIO_PinSource0); // 将外部中断的0号线映射到GPIOB，即选择PB0为外部中断引脚

代码实例

Delay方法

Delay.h
#ifndef __DELAY_H
#define __DELAY_H

void Delay_us(uint32_t us);
void Delay_ms(uint32_t ms);
void Delay_s(uint32_t s);

#endif
Delay.c
#include "stm32f10x.h"

/**
  * @brief  微秒级延时
  * @param  xus 延时时长，范围：0~233015
  * @retval 无
  */
void Delay_us(uint32_t xus)
{
	SysTick->LOAD = 72 * xus;				//设置定时器重装值
	SysTick->VAL = 0x00;					//清空当前计数值
	SysTick->CTRL = 0x00000005;				//设置时钟源为HCLK，启动定时器
	while(!(SysTick->CTRL & 0x00010000));	//等待计数到0
	SysTick->CTRL = 0x00000004;				//关闭定时器
}

/**
  * @brief  毫秒级延时
  * @param  xms 延时时长，范围：0~4294967295
  * @retval 无
  */
void Delay_ms(uint32_t xms)
{
	while(xms--)
	{
		Delay_us(1000);
	}
}
 
/**
  * @brief  秒级延时
  * @param  xs 延时时长，范围：0~4294967295
  * @retval 无
  */
void Delay_s(uint32_t xs)
{
	while(xs--)
	{
		Delay_ms(1000);
	}
}

LED闪烁

main.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

int main(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟
															//使用各个外设前必须开启时钟，否则对外设的操作无效
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;					//定义结构体变量
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;		//GPIO模式，赋值为推挽输出模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;				//GPIO引脚，赋值为第0号引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		//GPIO速度，赋值为50MHz
	
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将赋值后的构体变量传递给GPIO_Init函数
															//函数内部会自动根据结构体的参数配置相应寄存器
															//实现GPIOA的初始化
	
	/*主循环，循环体内的代码会一直循环执行*/
	while (1)
	{
		/*设置PA0引脚的高低电平，实现LED闪烁，下面展示3种方法*/
		
		/*方法1：GPIO_ResetBits设置低电平，GPIO_SetBits设置高电平*/
		GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);					//将PA0引脚设置为低电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
		GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);					//将PA0引脚设置为高电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
		
		/*方法2：GPIO_WriteBit设置低/高电平，由Bit_RESET/Bit_SET指定*/
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_RESET);		//将PA0引脚设置为低电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_SET);			//将PA0引脚设置为高电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
		
		/*方法3：GPIO_WriteBit设置低/高电平，由数据0/1指定，数据需要强转为BitAction类型*/
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)0);		//将PA0引脚设置为低电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)1);		//将PA0引脚设置为高电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
	}
}

LED流水灯

main.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

int main(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟
															//使用各个外设前必须开启时钟，否则对外设的操作无效
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;					//定义结构体变量
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;		//GPIO模式，赋值为推挽输出模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_All;				//GPIO引脚，赋值为所有引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		//GPIO速度，赋值为50MHz
	
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将赋值后的构体变量传递给GPIO_Init函数
															//函数内部会自动根据结构体的参数配置相应寄存器
															//实现GPIOA的初始化
	
	/*主循环，循环体内的代码会一直循环执行*/
	while (1)
	{
		/*使用GPIO_Write，同时设置GPIOA所有引脚的高低电平，实现LED流水灯*/
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0001);	//0000 0000 0000 0001，PA0引脚为低电平，其他引脚均为高电平，注意数据有按位取反
		Delay_ms(100);				//延时100ms
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0002);	//0000 0000 0000 0010，PA1引脚为低电平，其他引脚均为高电平
		Delay_ms(100);				//延时100ms
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0004);	//0000 0000 0000 0100，PA2引脚为低电平，其他引脚均为高电平
		Delay_ms(100);				//延时100ms
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0008);	//0000 0000 0000 1000，PA3引脚为低电平，其他引脚均为高电平
		Delay_ms(100);				//延时100ms
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0010);	//0000 0000 0001 0000，PA4引脚为低电平，其他引脚均为高电平
		Delay_ms(100);				//延时100ms
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0020);	//0000 0000 0010 0000，PA5引脚为低电平，其他引脚均为高电平
		Delay_ms(100);				//延时100ms
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0040);	//0000 0000 0100 0000，PA6引脚为低电平，其他引脚均为高电平
		Delay_ms(100);				//延时100ms
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0080);	//0000 0000 1000 0000，PA7引脚为低电平，其他引脚均为高电平
		Delay_ms(100);				//延时100ms
	}
}

蜂鸣器

main.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

int main(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);	//开启GPIOB的时钟
															//使用各个外设前必须开启时钟，否则对外设的操作无效
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;					//定义结构体变量
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;		//GPIO模式，赋值为推挽输出模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;				//GPIO引脚，赋值为第12号引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		//GPIO速度，赋值为50MHz
	
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);					//将赋值后的构体变量传递给GPIO_Init函数
															//函数内部会自动根据结构体的参数配置相应寄存器
															//实现GPIOB的初始化
	
	/*主循环，循环体内的代码会一直循环执行*/
	while (1)
	{
		GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);		//将PB12引脚设置为低电平，蜂鸣器鸣叫
		Delay_ms(100);							//延时100ms
		GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);		//将PB12引脚设置为高电平，蜂鸣器停止
		Delay_ms(100);							//延时100ms
		GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);		//将PB12引脚设置为低电平，蜂鸣器鸣叫
		Delay_ms(100);							//延时100ms
		GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);		//将PB12引脚设置为高电平，蜂鸣器停止
		Delay_ms(700);							//延时700ms
	}
}

按键控制LED

Key.h
#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H

void Key_Init(void);
uint8_t Key_GetNum(void);

#endif
Key.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

/**
  * 函    数：按键初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Key_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);		//开启GPIOB的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_11;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);						//将PB1和PB11引脚初始化为上拉输入
}

/**
  * 函    数：按键获取键码
  * 参    数：无
  * 返 回 值：按下按键的键码值，范围：0~2，返回0代表没有按键按下
  * 注意事项：此函数是阻塞式操作，当按键按住不放时，函数会卡住，直到按键松手
  */
uint8_t Key_GetNum(void)
{
	uint8_t KeyNum = 0;		//定义变量，默认键码值为0
	
	if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)			//读PB1输入寄存器的状态，如果为0，则代表按键1按下
	{
		Delay_ms(20);											//延时消抖
		while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0);	//等待按键松手
		Delay_ms(20);											//延时消抖
		KeyNum = 1;												//置键码为1
	}
	
	if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0)			//读PB11输入寄存器的状态，如果为0，则代表按键2按下
	{
		Delay_ms(20);											//延时消抖
		while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0);	//等待按键松手
		Delay_ms(20);											//延时消抖
		KeyNum = 2;												//置键码为2
	}
	
	return KeyNum;			//返回键码值，如果没有按键按下，所有if都不成立，则键码为默认值0
}
LED.h
#ifndef __LED_H
#define __LED_H

void LED_Init(void);
void LED1_ON(void);
void LED1_OFF(void);
void LED1_Turn(void);
void LED2_ON(void);
void LED2_OFF(void);
void LED2_Turn(void);

#endif
LED.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * 函    数：LED初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED_Init(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);		//开启GPIOA的时钟
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);						//将PA1和PA2引脚初始化为推挽输出
	
	/*设置GPIO初始化后的默认电平*/
	GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2);				//设置PA1和PA2引脚为高电平
}

/**
  * 函    数：LED1开启
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED1_ON(void)
{
	GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);		//设置PA1引脚为低电平
}

/**
  * 函    数：LED1关闭
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED1_OFF(void)
{
	GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);		//设置PA1引脚为高电平
}

/**
  * 函    数：LED1状态翻转
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED1_Turn(void)
{
	if (GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == 0)		//获取输出寄存器的状态，如果当前引脚输出低电平
	{
		GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);					//则设置PA1引脚为高电平
	}
	else													//否则，即当前引脚输出高电平
	{
		GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);					//则设置PA1引脚为低电平
	}
}

/**
  * 函    数：LED2开启
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED2_ON(void)
{
	GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);		//设置PA2引脚为低电平
}

/**
  * 函    数：LED2关闭
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED2_OFF(void)
{
	GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);		//设置PA2引脚为高电平
}

/**
  * 函    数：LED2状态翻转
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED2_Turn(void)
{
	if (GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_2) == 0)		//获取输出寄存器的状态，如果当前引脚输出低电平
	{                                                  
		GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);               		//则设置PA2引脚为高电平
	}                                                  
	else                                               		//否则，即当前引脚输出高电平
	{                                                  
		GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);             		//则设置PA2引脚为低电平
	}
}
main.c
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"

uint8_t KeyNum;		//定义用于接收按键键码的变量

int main(void)
{
	/*模块初始化*/
	LED_Init();		//LED初始化
	Key_Init();		//按键初始化
	
	while (1)
	{
		KeyNum = Key_GetNum();		//获取按键键码
		
		if (KeyNum == 1)			//按键1按下
		{
			LED1_Turn();			//LED1翻转
		}
		
		if (KeyNum == 2)			//按键2按下
		{
			LED2_Turn();			//LED2翻转
		}
	}
}

创建项目

本文章介绍如何在 Mac 上使用 stm32cubeide + 标准库 开发 STM32 项目

EXTI

EXTI 外部中断