【stm32】IO口详解

STM32 的 IO 口

1 概述

• 每个IO口都可以自由编程，IO口寄存器要按 32 位字被访问。
• 很多IO口都是 5V 兼容的，I/O Level 标 FT 的就是 5V 电平兼容的。

2 IO口模式

可以由软件配置成如下 8 种模式：

1. 输入浮空
2. 输入上拉
3. 输入下拉
4. 模拟输入
5. 开漏输出
6. 推挽输出
7. 推挽式复用功能
8. 开漏复用功能

2.1 第一种配置：

直接在GPIOMode_TypeDef中就配置完成，只需要一步。
用在stm32f1系列

typedef enum
{ GPIO_Mode_AIN = 0x0,
  GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,
  GPIO_Mode_IPD = 0x28,
  GPIO_Mode_IPU = 0x48,
  GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,
  GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,
  GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,
  GPIO_Mode_AF_PP = 0x18
}GPIOMode_TypeDef;

2.2 第二种配置：

用在stm32L1系列

1先选GPIOMode_TypeDef //GPIO_Mode模式：

• 输入GPIO_Mode_IN
• 输出GPIO_Mode_OUT
• GPIO_Mode_AF复用功能
• GPIO_Mode_AN模拟功能

typedef enum
{ 
  GPIO_Mode_IN   = 0x00, /*!< GPIO Input Mode */
  GPIO_Mode_OUT  = 0x01, /*!< GPIO Output Mode */
  GPIO_Mode_AF   = 0x02, /*!< GPIO Alternate function Mode */
  GPIO_Mode_AN   = 0x03  /*!< GPIO Analog Mode */
}GPIOMode_TypeDef;

2再选GPIOOType_TypeDef //GPIO_OType输出类型（只对输出起作用）：

• 推完输出GPIO_OType_PP、
• 漏极输出GPIO_OType_OD

typedef enum
{ GPIO_OType_PP = 0x00,
  GPIO_OType_OD = 0x01
}GPIOOType_TypeDef;

3最后选择GPIOPuPd_TypeDef//GPIO_PuPd上下拉：

• 浮空GPIO_PuPd_NOPULL、
• 上拉GPIO_PuPd_UP、
• 下拉GPIO_PuPd_DOWN

typedef enum
{ GPIO_PuPd_NOPULL = 0x00,
  GPIO_PuPd_UP     = 0x01,
  GPIO_PuPd_DOWN   = 0x02
}GPIOPuPd_TypeDef;

3 寄存器

STM32 的每个 IO 端口都有 7 个寄存器来控制。他们分别是：

• 2 个 32 位的端口配置寄存器 CRL 和 CRH；
• 2 个 32 位的数据寄存器 IDR 和 ODR；
• 1 个 32 位的置位/复位寄存器BSRR；
• 1个 16 位的复位寄存器 BRR；
• 1 个 32 位的锁存寄存器 LCKR。

CRL 和 CRH 控制着每个 IO 口的模式及输出速率。

IDR 是一个端口输入数据寄存器，只用了低 16 位。该寄存器为只读寄存器，并且只能以16 位的形式读出。

ODR 是一个端口输出数据寄存器，也只用了低 16 位。该寄存器为可读写，从该寄存器读出来的数据可以用于判断当前 IO 口的输出状态。而向该寄存器写数据，则可以控制某个 IO 口的输出电平。

BSRR 寄存器是端口位设置/清除寄存器。该寄存器和 ODR 寄存器具有类似的作用，都可以用来设置 GPIO 端口的输出位是 1 还是 0,该寄存器通过举例子可以很清楚了解它的使用方法。例如:
你要设置 GPIOA 的第 1 个端口值为 1，那么你只需要往寄存器 BSRR 的低 16 位对应位写 1 即可：GPIOA->BSRR=1<<1;你要设置 GPIOA 的第 1 个端口值为 0，你只需要往寄存器高 16 位对应为写 1 即可：GPIOA->BSRR=1<<(16+1)

BRR 寄存器是端口位清除寄存器。该寄存器的作用跟 BSRR 的高 16 位雷同，

4 输出速度

I/O口输出模式下有三种输出速度可选（2MHz，10MHz，50MHz），这个速度是指I/O口驱动电路的响应速度；I/O管脚内部有多个响应不同的驱动电路，用户可以根据自己的需要选择合适的驱动电路。

4.1 高低频比较
高频驱动电路：输出频率高，噪音大，功耗高，电磁干扰强；
低频驱动电路：输出频率低，噪音小，功耗低，电磁干扰弱；提高系统EMI（电磁干扰）性能；

通过选择速度来选择不同的输出驱动模块，达到最佳的噪音控制和降低功耗的目的如果需要选择较高频率信号，但是却选择了低频驱动模块，很有可能会失真的输出信号；所以GPIO的引脚速度应与应用匹配。

4.2 举例

1. 对于串口来说，加入最大波特率为115200，这样只需要用2M的GPIO的引脚速度就可以了，省电噪音又小；
2. 对于I2C接口，假如使用400 000波特率，若想把余量留大一些，2M的GPIO引脚速度或许是不够，这时可以选用10M的GPIO引脚速度；
3. 对于SPI接口，假如使用18M或9M的波特率，用10M的GPIO口也不够用了，需要选择呢50M的GPIO引脚速度

5 其它

• GPIO口设置为输入时，输出驱动电路与端口是断开的，所以这时配置输出速度是无意义的；
• 在复位期间和刚复位后，复位功能未开启，I/O端口被配置成浮空输入模式；
• 所有端口都有外部中断能力，当使用外部中断功能时，端口必须设置成输入模式；
• GPIO的配置具有上锁的功能，当配置好GPIO后，可以通过程序锁住配置组合，知道下次芯片复位才能解开；