细说HAL_GPIO_TogglePin()函数写BSSR寄存器的原理

目录

1.GPIO端口寄存器

2.HAL_GPIO_TogglePin()函数的定义

（1） 详细解读odr=GPIOx->ODR

（2）详细解读给BSRR寄存器赋值

（3）给BSRR寄存器的相应位赋值就可以改变PB3的引脚状态

（4）BRR寄存器

（5）ODR寄存器

1.GPIO端口寄存器

        在结构体GPIO_TypeDef中，11个GPIO端口寄存器都是32位。其中，有4个配置寄存器(GPIOx_MODER,GPIOx_OTYPER,GPIOx_OSPEEDR和GPIOx_PUPDR)、2个数据寄存器(GPIOx_IDR和GPIOx_ODR)、1个置位/复位寄存器(GPIOx_BSRR)、1个锁定(locking)配置寄存器(GPIOx_LCKR)、2个功能选择寄存器(alternate function selection registers,GPIOx_AFRH和GPIOx_AFRL)和1个按位复位寄存器GPIO_BRR。因为STM32G4xx中有7个GPIO端口，所以上述寄存器中的x是指A、B、C、D、E、F、G。

        譬如GPIO端口B的输出寄存器，就是GPIOB_ODR。

2.HAL_GPIO_TogglePin()函数的定义

        重写函数HAL_GPIO_TogglePin()：

void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef *GPIOx,uint16_t GPIO_Pin)
{
    uint32_t odr;
    assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));
    odr = GPIOx->ODR;
    GPIOx->BSRR = ((odr & GPIO_Pin)<<GPIO_NUMBER)|(~odr & GPIO_Pin);
}

        第一个参数GPIOx的类型为GPIO_TypeDef，也就是说，GPIOx只能是结构体GPIO_TypeDef的或员，即GPIO端口的寄存器。注意，在函数HAL_GPIO_TogglePin()的参数义中，参数GPIOx的前面有个“*”，表示GPIOx这个变量是一个指针型变量。因此，在访问结构体成员时，就要采用指针的形式。

（1） 详细解读odr=GPIOx->ODR

        首先，语句odr=GPIOx->ODR，表示用指计形式访间GPIO端口的输出数据寄有(ODR)，输出寄存器ODR的值也就是该寄存器所对应端口的状态。前面调用函数HAL_GPIO_TogglePin时，用的参数是LED3_GPIO_Port,而LEDB_GPIO_Port在main.h文件中定义为GPIOB，所以程序运行到此处，odr = GPIOx→ODR就是取出GPIOB的输出数寄存器的值，赋给变量odr。

（2）详细解读给BSRR寄存器赋值

        其次，函数的最后一条语句，是一个给BSRR寄存器赋值的语句：

GPIOx->BSRR = ((odr & GPIO_Pin)<<GPIO_NUMBER)|(~odr & GPIO_Pin);

        语句中，等号右侧将odr“与”GPIO_Pin后左移GPIO_NUMBER（在stm32g4xx_hal_gpio.c中有定义，为16）位，然后与～odr &.GPIO_Pin的结果相“或”，结果赋值给BSRR寄存器。

        GPIO_Pin是HAL_GPIO_TogglePin函数的第2个参数，它的值为16位无符号数（uint16_t），本例对应的是PB3，所以该值为0x0008（从右侧数第3位为1，其余均为0）。

        将odr“与”GPIO_Pin后即可得到当前PB3引脚的状态：如果PB3引脚的状态为1（高电平），“与”后的结果为0x0008，将此结果左移16位(GPIO_NUMBER)，也就是移位到高16位（odr被定义为32位无符号数），移位后第19位为1；如果PB3引脚的状态为0（低电平），相“与”后的结果为0x0，移位后第19位同样也为0。

        odr取“反”后与GPIO_Pin相“与”的含义。仍然以PB3为例，如果PB3引脚当前状态为1，取反（~）后为0，则与GPIO_Pin相“与”后的结果为0x0；如果PB3引脚当前状态0，则相“与”后的结果为0x0008。

        这样，这条赋值语句执行后的结果就比较清楚了：当I/O引脚状态为1时，等号右侧“或”之前括号内的值为1，之后的为0；当I/O引脚状态为0时，之前的值为0，之后的值为1。但“或”之前的值会移位到高16位，“或”之后的值则没有移位。也就是说，当I/O引脚状态为1时，给BSRR寄存器的高16位赋值；当I/O引脚状态为0时，给低16位赋值。

（3）给BSRR寄存器的相应位赋值就可以改变PB3的引脚状态

        在STM32G4系列MCU的参考手册中，查到BSRR寄存器的结构：

        BSRR寄存器的高16位为BR[15:0]，其中BR是指bit reset，按位复位；低16位为BS[15:0]，其中BS是指bit set，按位置位。这些位都是只写（write-only，字母w表示只写）的，读它是没有意义的只是返回0而已。BR[15;0]中的某位为1，会复位相应的输出数据位(ODx，即输出数据寄存器中的某位)；SR[15:0]中的某位为1，会置位相应的输出数据位(ODx)。当然，要在硬件上实现端口或引脚输出状态的变化，是需要相应电路来实现的；不过，对使用者来说，需要的只是配置相应的的寄存器。

       于是，库函数HAL_GPIO_TogglePin()通过操作GPIO的BSRR寄理了翻转I/0引脚状态的目的。

（4）BRR寄存器

        在STM32G4系列MCU的参考手册中，查到BRR寄存器的结构：

        BRR寄存器虽然是32位的，但实际用到的只是低16位，分别对应该GPIO端口的16个I/O。BRR寄存器的低16位与BSRR寄存器的高16都是按位复位寄存器（BR[15:0]），所起的作用是一样的。

（5）ODR寄存器

        GPIO的BRR和BSRR对输出引脚状态的改变，是与ODR相一致的。也就是说，PB3通过BRR复位后，GPIOB的ODR寄存器的相应位（第3位）的值也会变为0。ODR也只是用了低16位，分别对应GPIO端口的16个引脚，OD[15:0]就是相应引脚的状态数据，rw表示该位可读可写。

         在STM32G4系列MCU的参考手册中，查到ODR寄存器的结构：