STM32学习笔记之GPIO口的使用
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一、GPIO口简介
本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/201611/319282.htm1、
1.1 一般来说STM32的输入输出管脚有以下8种配置方式：
输入
① 浮空输入_IN_FLOATING
② 带上拉输入_IPU
③ 带下拉输入_IPD
④ 模拟输入_AIN
输出
⑤ 开漏输出_OUT_OD
⑥ 推挽输出_OUT_PP
⑦ 复用功能的推挽输出_AF_PP
⑧ 复用功能的开漏输出_AF_OD
2、输入输出模式详解
一般我们平时用的最多的也就是推挽输出、开漏输出、上拉输入，介绍如下：
2.1推挽输出：
2.2开漏输出：
开漏形式的电路有以下几个特点：
1、利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up ，MOSFET到GND。IC内部仅需很小的栅极驱动电流。
2、一般来说，开漏是用来连接不同电平的器件，匹配电平用的，因为开漏引脚不连接外部的上拉电阻时，只能输出低电平，如果需要同时具备输出高电平的功能，则需要接上拉电阻，很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压，便可以改变传输电平。比如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。（上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的沿的速度。阻值越大，速度越低功耗越小，所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。）
3、 OPEN-DRAIN提供了灵活的输出方式，但是也有其弱点，就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电，所以当电阻选择小时延时就小，但功耗大；反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求，则建议用下降沿输出。
4、可以将多个开漏输出的Pin，连接到一条线上。通过一只上拉电阻，在不增加任何器件的情况下，形成“与逻辑”关系。这也是I2C，SMBus等总线判断总线占用状态的原理。
补充：什么是“线与”？：
在一个结点(线)上， 连接一个上拉电阻到电源 VCC 或 VDD 和 n 个 NPN 或 NMOS 晶体管的集电极 C 或漏极 D， 这些晶体管的发射极 E 或源极 S 都接到地线上， 只要有一个晶体管饱和，这个结点(线)就被拉到地线电平上。 因为这些晶体管的基极注入电流(NPN)或栅极加上高电平(NMOS)， 晶体管就会饱和，所以这些基极或栅极对这个结点(线)的关系是或非 NOR 逻辑。 如果这个结点后面加一个反相器， 就是或 OR 逻辑。
其实可以简单的理解为：在所有引脚连在一起时，外接一上拉电阻，如果有一个引脚输出为逻辑0，相当于接地，与之并联的回路“相当于被一根导线短路”，所以外电路逻辑电平便为0，只有都为高电平时，与的结果才为逻辑1。
2.3浮空输入 ：对于浮空输入，一直没找到很权威的解释，只好从以下图中去理解了。
2.4
2.5
二、GPIO口配置
1、根据具体应用配置为输入或输出
① 作为普通GPIO输入：
根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
② 作为普通GPIO输出：
根据需要配置该引脚为推挽输出或开漏输出，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
③ 作为普通模拟输入：
配置该引脚为模拟输入模式，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
④ 作为内置外设的输入：
根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入，同时使能该引脚对应的某个复用功能模块。
⑤ 作为内置外设的输出：
根据需要配置该引脚为复用推挽输出或复用开漏输出，同时使能该引脚对应的所有复用功能模块。
2、输出模式下，配置速度
I/O口输出模式下，有3种输出速度可选(2MHz、10MHz和50MHz)，这个速度是指I/O口驱动电路的响应速度而不是输出信号的速度，输出信号的速度与程序有关（芯片内部在I/O口的输出部分安排了多个响应速度不同的输出驱动电路，用户可以根据自己的需要选择合适的驱动电路）。通过选择速度来选择不同的输出驱动模块，达到最佳的噪声控制和降低功耗的目的。高频的驱动电路，噪声也高，当不需要高的输出频率时，请选用低频驱动电路，这样非常有利于提高系统的EMI性能。当然如果要输出较高频率的信号，但却选用了较低频率的驱动模块，很可能会得到失真的输出信号。关键是GPIO的引脚速度跟应用匹配。
2.1
了，既省电也噪声小。
2.2
GPIO的引脚速度或许不够，这时可以选用10M的GPIO引脚速度。
2.3
3、GPIO口初始化
①使能GPIO口的时钟 ②配置模式设置（8种模式）
如打开PORTA时钟
如果把端口配置成复用输出功能，则还需开始复用端口时钟，并进行相应配置。
4、GPIO配置寄存器
GPIO口配置是通过配置寄存器来进行的，每个GPIO 端口有：
两个32位配置寄存器(GPIOx_CRL，GPIOx_CRH)分别控制每个端口的高八位和低八位。如果IO口是0-7号的话，则写CRL寄存器；如果IO口是8-15号的话，则写CRH寄存器。
两个32位数据寄存器(GPIOx_IDR，GPIOx_ODR)一个是只读作输入数据寄存器，一个是只写作输出寄存器。
一个32位置位/复位寄存器(GPIOx_BSRR)。
一个16位复位寄存器(GPIOx_BRR)。
一个32位锁定寄存器(GPIOx_LCKR)。
常用的IO端口寄存器只有四个：CRH，CRL，IDR，ODR。
总结一下GPIO功能：
1、通用I/O(GPIO)：最基本的功能，可以驱动LED、可以产生PWM、可以驱动蜂鸣器等等；
2、单独的位设置或位清除：方便软体作业，程序简单。端口配置好以后只需GPIO_SetBits(GPIOx， GPIO_Pin_x)就可以实现对GPIOx的pinx位为高电平；
3、所有端口都有外部中断能力：端口必须配置成输入模式，所有端口都有外部中断能力；
4、复用功能(AF)：复用功能的端口兼有IO功能等。复位期间和刚复位后，复用功能未开启，I/O 端口被配置成浮空输入模式。
5、 软件重新映射I/O复用功能：为了使不同器件封装的外设I/O 功能的数量达到最优，可以把一些复用功能重新映射到其他一些脚上。这可以通过软件配置相应的寄存器来完成。这时，复用功能就不再映射到它们的原始引脚上了。
6、 GPIO锁定机制：当在一个端口位上执行了所定(LOCK)程序，在下一次复位之前，将不能再更改端口位的配置。
5、GPIO寄存器详解
参见《STM32F10X中文手册》
三、GPIO输出实验
这里利用ST固件库，就不需要自己对照配置寄存器写代码，直接利用库函数，非常方便。
Main.c
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
void Delay(u32 d_time)；
int main(void)
{
}
void Delay(u32 d_time)
{
}
#ifndef __LED_H
#define __LED_H
void LED_Init(void)；
#endif
Led.c
#include "led.h"
//LED IO初始化
void LED_Init(void)
{
}
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