I2C软件模拟中的IO方向设置问题

例程：STM32F103系列 I2C软件模拟实验（战舰例程）
问题：下面两行关于“IO方向”的代码不太明白。之前一直看的例程都是库函数的代码，突然间冒出来两行寄存器的代码一时间手足无措。

#define SDA_IN()  {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<28;}//Ⅰ
#define SDA_OUT() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<28;}//Ⅱ

咋办？
解决：

纯逻辑分析

首先有下面几个必然成立的逻辑关系(十六进制)：
A & F = A； A | F = F；
A & 0 = 0； A | 0 = A；
假设 CRL=0X########
Ⅰ.
CRL = CRL & 0X0FFFFFFF = 0X######## & 0X0FFFFFFF = 0X0#######
32位的8 (1000b) 按位(非循环)左移28位，(u32)8<<=28 => 0X80000000
CRL = CRL | 0X80000000 = 0X8#######
Ⅱ.
CRL = CRL & 0X0FFFFFFF = 0X######## & 0X0FFFFFFF = 0X0#######
32位的3 (0011b) 按位(非循环)左移28位，(u32)3<<=28 => 0X30000000
CRL = CRL | 0X30000000 = 0X3#######
这么一堆逻辑计算后，还是一头雾水，跟IO口的方向有什么关系？继续！

网络查找

最受启发的一篇博文，谢谢这位博主！(点击可查看)
查到这个问题涉及GPIO端口配置寄存器，关键词CRL，需要查看Manual。

Manual查找（多图预警）

目前接触到的STM32的手册有三种：
Datasheet 数据手册：主要内容是器件的技术特征、性能参数
RM0008(Reference Manual) 器件参考使用手册：寄存器版的编程手册
UM0427(User Manual) 固件库手册：库函数功能、参数等描述，库函数编程手册
这里主要参考RM(该版中文版我已上传资源，需要的朋友欢迎搬走)。

(1) I2C的GPIO配置表

由上图可知：I2C的SDA引脚的GPIO配置形式为开漏复用输出(Alternate function open drain)

(2) GPIO配置方式回顾

浮空输入 floating input
上拉输入 pull-up input
下拉输入 pull-down input
模拟输入 analog
开漏输出 open-drain output
推挽输出 push-pull output
复用开漏输出 alternate function open-drain
复用推挽输出 alternate function push-pull

(3) GPIO寄存器具体有哪些呢？看下表

(4) GPIO寄存器是如何配置端口的呢？

如(3)中所示，GPIO有两个32位的端口配置寄存器，这里需要查找的是CRL端口配置低寄存器，如下面的表格所示，32位的每一位表示什么，置0还是置1，置位后对应怎样的输入输出模式，都写得一清二楚

根据这个表格，我们就可以解释 1 中逻辑分析结果的含义：
Ⅰ. GPIOB->CRL & 0X0FFFFFFF ：将GPIOB的CRL寄存器(第7个IO口)的地址位(CNF[1:0] MODE7[1:0])清零，其余位和1按位与 后 保持不变；
再将上面的结果给GPIOB->CRL，此时，
GPIOB->CRL | 0X80000000 ：因为 0x8=1000b，所以此处是将GPIOB的CRL寄存器(第7个IO口)的地址位(CNF7[1:0] MODE7[1:0])置位为1000，即MODE7[1:0]=00，CNF7[1:0]=10，其余位和0按位或 后 保持不变。
最后，依照表格PB7的CRL寄存器 MODE7=00，处于输入模式，CNF7=10，上拉/下拉输入

Ⅱ. 同理，因为0X3=0011b，所以此时GPIOB的CRL寄存器(第7个IO口) MODE=11>00，处于输出模式，最大速度50MHz，CNF=00，通用推挽输出

总结

SDA对应IO口的输入输出方向和模式全部了解，与君共勉，以上！

【声明】本博文为个人学习笔记，仅供参考。转发请注明出处。如发现有误，还请不吝赐教，谢谢！