《STM32嵌入式单片机原理与应用》 课件 李正军 第5、6章 通用输入输出接口GPIO、 定时器.pptx

第5章通用输入/输出

接口GPIO;本章讲述了通用输入/输出接口GPIO，包括通用输入／输出接口概述、GPIO的功能、GPIO常用库函数、GPIO使用流程、GPIO输出应用实例和GPIO输入应用实例。;几乎在所有的嵌入式系统应用中，都涉及开关量的输入和输出功能，例如状态指示、报警输出、继电器闭合和断开、按钮状态读入、开关量报警信息的输入等。这些开关量的输入和控制输出都可以通过通用输入／输出接口实现。

STM32F103VET6有80根多功能双向能承受5V电压的快速I/O口线。每16根口线分为一组，分别为PA、PB、PC、PD、PE。每个GPIO端口有两个32位配置寄存器（GPIOx_CRL，GPIOx_CRH），两个32位数据寄存器（GPIOx_IDR和GPIOx_ODR），一个32位置位／复位寄存器（GPIOx_BSRR），一个16位复位寄存器（GPIOx_BRR）和一个32位锁定寄存器（GPIOx_LCKR）。

;GPIO端口的每个位都可以由软件分别配置成以下模式。

1）输入浮空：浮空（floating）就是逻辑器件的输入引脚既不接高电平，也不接低电平。由于逻辑器件的内部结构，当它输入引脚悬空时，相当于该引脚接了高电平。一般实际运用时，引脚不建议悬空，易受干扰。

2）输入上拉：上拉就是把电压拉高，比如拉到Vcc。上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平。电阻同时起限流作用。弱强只是上拉电阻的阻值不同，没有什么严格区分。

3）输入下拉：就是把电压拉低，拉到GND。与上拉原理相似。

4）模拟输入：模拟输入是指传统方式的模拟量输入。数字输入是输入数字信号，即0和1的二进制数字信号。

;5）开漏输出：输出端相当于三极管的集电极。要得到高电平状态需要上拉电阻才行。适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强（一般20mA以内）。

6）推挽式输出：可以输出高低电平，连接数字器件；推挽结构一般是指两个三极管分别受两个互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截止。

7）推挽式复用功能。

8）开漏复用功能。

复用功能可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况（即并非作为通用I/O口使用）。每个I/O可以自由编程，而I/O口寄存器必须按32位字访问（不允许半字或字节访问）。GPIOx_BSRR和GPIOxBRR寄存器允许??任何GPIO寄存器的读/更改的独立访问，这样，在读和更改访问之间产生中断（IRQ）时不会发生危险。一个I/O口的基本结构如图5-1所示。

;图5-1一个I/O口位的基本结构;包括输入数据寄存器和输入驱动器。在接近I/O引脚处连接了两只保护二极管，假设保护二极管的导通电压降为Vd，则输入到输入驱动器的信号电压范围被钳位在：

Vss-Vd<Vin<Vdd+Vd

由于Vd的导通压降不会超过0.7V，若电源电压Vdd为3.3V，则输入到输入驱动器的信号最低不会低于－0.7V，最高不会高于4V，起到了保护作用。

;输出通道中包括位设置/清除寄存器、输出数据寄存器、输出驱动器。

要输出的开关量数据首先写入到位设置／清除存器，通过读写命令进入输出数据寄存器，然后进入输出驱动的输出控制模块。输出控制模块可以接收开关量的输出和复用功能输出。输出的信号通过由P-MOS和N-MOS场效应管电路输出到引脚。通过软件设置，由P-MOS和N-MOS场效应管电路可以构成推挽方式、开漏方式或者关闭。

;5.2GPIO的功能;输入数据寄存器（GPIOx_IDR）在每个APB2时钟周期捕捉I/O引脚上的数据。

所有GPIO引脚有一个内部弱上拉和弱下拉，当配置为输入时，它们可以被激活也可以被断开。

;5.2.2单独的位设置或位清除;所有端口都有外部中断能力。为了使用外部中断线，端口必须配置成输入模式。;5.2.4复用功能（AF）;5.2.5软件重新映射I/O复用功能;5.2.6GPIO锁定机制;5.2.7输入配置;图5-2输入浮空／上拉/下拉配置;5.2.8输出配置;6）在推挽式模式时，对输出数据寄存器的读访问得到最后一次写的值。

I/O口位的输出配置如图5-3所示。;5.2.9复用功能配置;图5-4复用功能配置;5.2.10模拟输入配置;图5-5高阻抗的模拟输入配置;5.3GPIO常用库函数;主要功能;1．GPIO_Delnit函数

函数名：GPIO_DeInit。

函数原型：voidGPIO_DeInit（GPIO_TypeDef*GPIOx）。

功能描述：将GPIOx外设寄存器重设为它们的默认值。

输入参数：GPIOx：x可以是(A..G)来选择GPIO外设。

输出参数：无。

返回值：无。

例如：

/*重置GPIOA外设寄存