【STM32】GPIO（上）

发布于：2025-09-02 ⋅ 阅读:(20) ⋅ 点赞:(0)

【STM32】GPIO（上）

一、GPIO结构与工作模式

  • 引脚电平0 - 3.3V，部分可容忍5V，对输出而言，最大只能输出3.3V。
  • 只要可以用高低电平来控制的地方，都可以用GPIO来完成，如果控制的是功率比较大的设备，只需加入驱动电路即可。

1.1 GPIO输入输出

  • GPIO是通用输入输出口，可配置8种输入输出模式。
  • 输出模式下可控制端口输出高低电平，用以驱动LED、蜂鸣器，模拟通信协议输出时序。 (I2C, SPI)
  • 输入模式下可读取端口的高低电平/电压，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。

1.2 GPIO基本结构

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  • 寄存器是一段特殊的存储器，内核可以通过APB2总线对寄存器进行读写，以完成输出电平和读取电平的功能，但只有低16位才有对应端口
  • 驱动器负责增大驱动能力

1.3 GPIO位结构

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这张图可以结合上一张图看，就是上一张图的详细内部结构。

  • 在推挽输出下，P-MOS和N-MOS均有效，数据寄存器为1时，上管通，下管断开，输出接到VDD输出高电平.反之同理，这种模式下高低电平均有较强的驱动能力，所以又称强推输出模式。
  • 在开漏输出模式下，P-MOS无效，数据寄存器为1时，下管断开，输出断开，高阻模式。
  • ps：P-MOS管----低电平导通 N-MOS管----高电平导通

关于上拉/下拉电阻的理解

  • 上拉电阻：可以将电阻看做一个弹簧，电阻越大，阻力就越大，弹簧弹力越小，弹力越小上拉作用就越弱。
    当没有接入电路时，默认输出高电平。假设引脚接地时，接地一端没有电阻相当于弹力非常大，拉力就越大，拉向低电平，因此引脚变为低电平。
  • 反之下拉电阻原理相同。

1.4 GPIO8种工作模式

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端口为什么输入的时候不能输出，输出的时候可以输入？
就像一个水龙头：

  • 当你把它调成“接水”模式（输入）时，水龙头本身不会往外喷水（输出），不然水就混在一起，你不知道接到的是外面的水还是自己喷的。所以输入时必须关闭输出功能，才能准确“读”到外面的信号。
  • 但当你调成“喷水”模式（输出）时，你既能往外喷水，同时低头看一眼也能知道自己现在喷的是冷水还是热水（读回自己的输出状态）。这时候输出不影响“看一眼”这个动作，反而能帮你确认输出是否正确。
  • 端口也是这个道理：输入时要彻底关掉输出，不然会干扰外部信号；输出时本身的信号就在引脚上，顺手“读”一下自己输出的状态很容易，不冲突~

1.5 外设GPIO配置

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二、GPIO输出模式实验（附源码）

2.1 LED和蜂鸣器模块

在这里插入图片描述

2.2 外设的硬件电路

在这里插入图片描述
GPIO在推挽输出模式下，高低电平均有较强的驱动能力，
但在单片机里，一般采用第一种，因为使用了高电平弱驱动，低电平强驱动的规则。

2.3 LED闪烁工程

在这里插入图片描述
LED闪烁工程接线图

简单的介绍一下用到的每个标准库函数的意义
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源代码

#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
	}
}

2.4 LED流水灯

在这里插入图片描述
LED流水灯接线图

源代码

#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
	}
}

2.5 蜂鸣器

在这里插入图片描述
蜂鸣器接线图

源代码

#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
	}
}

由于内容过多，剩下有关GPIO输入模式的实验放在下一篇文章。

关于【STM32】GPIO（上）的讲解就到这里，希望对你有所帮助，感谢观看ovo！

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