STM32F4 HAL库 GPIO相关操作API介绍

本文绝大部分翻译自ST的官方用户手册 Description of STM32F4 HAL and LL drivers

使用前注意开启GPIO时钟 __HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE()

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使用方法

1. 使用__HAL_RCC_GPIOx_CLK_ENABLE() 开启GPIO总线时钟
2. 使用 HAL_GPIO_Init()配置GPIO引脚
3. 如果要配置外部中断功能，请先使用HAL_NVIC_SetPriority() 配置 NVIC IRQ 优先级，再使用HAL_NVIC_EnableIRQ()开启 IRQ
4. 使用 HAL_GPIO_ReadPin()获取引脚的电平值
5. 使用HAL_GPIO_WritePin()/HAL_GPIO_TogglePin()这两个函数来设置引脚的电平值
6. 使用 HAL_GPIO_LockPin()来锁定引脚的配置
7. 当正在重置单片机或刚重置完单片机后，除了 JTAG 引脚以外，其余所有的引脚都被配置为浮空输入模式并且原本的复用功能将被取消
8. LSE 晶振引脚接口( LSE oscillator pins) OSC32_IN(PC14) 与 OSC32_OUT(PC15) 只有在 LSE 时钟关闭后才能被用作GPIO引脚。
9. OSC_IN/OSC_OUT(PH0)引脚的使用同 8

GPIO相关结构体变量

typedef struct
{
    uint32_t Pin;//所要初始化的引脚序列 GPIO_PIN_x 参见GPIO_pins_define
      uint32_t Mode;//输入输出模式 GPIO_MODE_xxx 参见GPIO_pins_define
      uint32_t Speed;//输入输出速度 GPIO_XXXX_Speed 参见 GPIO_speed——define
    uint32_t Alternate//要连接到该引脚的外设，即复用功能 参见GPIO_Alternate_function_selection
}GPIO_InitTypeDef;

相关函数

初始化与取消初始化

• void HAL_GPIO_Init (GPIO_TypeDef GPIOx, GPIO_InitTypeDef GPIO_Init)

  用于初始化某个GPIO外设

  参数说明：

  • GPIOx 所要初始化的GPIO分组，x可选范围（A…K）（STM32F429）
  • GPIO_Init GPIO初始化结构体的指针，该结构体定义了一些GPIO引脚的参数

• void HAL_GPIO_DeInit (GPIO_TypeDef * GPIOx, uint32_t GPIO_Pin)

  用于注销某个GPIO外设，参数同上

GPIO操作

• GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin (GPIO_TypeDef * GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

  读取某个GPIO引脚的值

  参数说明：

  • GPIO_Pin 指定要读取的引脚序号，参数取值包括: GPIO_PIN_x，x可选范围(0…15)，具体参考相关宏定义

• void HAL_GPIO_WritePin (GPIO_TypeDef * GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)

  设定某个GPIO引脚的值

  参数说明：

  • PinState 引脚状态：

    • GPIO_PIN_RESET：低电平
    • GPIO_PIN_SET：高电平

• void HAL_GPIO_TogglePin (GPIO_TypeDef * GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

  切换某个GPIO引脚的状态，高电平->低电平 或 低电平->高电平

• HAL_StatusTypeDef HAL_GPIO_LockPin (GPIO_TypeDef * GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)

  锁定某个GPIO引脚的一些配置寄存器，包括：GPIOx_MODER GPIOx_OTYPER GPIOx_OSPEEDR GPIOx_PUPDR GPIOx_AFRL GPIOx_AFRH。

  上述寄存器将无法被更改直到下次单片机reset

  HAL Status：HAL库函数执行的状态，包括4种状态：

  typedef enum
  {
      HAL_OK = 0x00,
      HAL_ERROR = 0x01, 
      HAL_BUSY = 0x02, 
      HAL_TIMEOUT = 0x03 
  }HAL_StatusTyperDef;

• void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler (uint16_t GPIO_Pin)

  GPIO引脚外部中断处理的公共入口函数，该函数需要在中断服务函数EXTIx_IRQHandler()中被调用

  该函数已经在HAL库中声明并定义好，详细参见文件stm32f4xx_hal_gpio.c

  //stm32f4xx_hal_gpio.c
  void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin)
  {
    /* EXTI line interrupt detected */
    if(__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_Pin) != RESET)
    {
      __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin);
      HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin);
    }
  }

• __weak void HAL_GPIO_EXTI_Callback (uint16_t GPIO_Pin)

  __weak 函数

  GPIO引脚外部中断的回调函数，该函数将在HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()函数中被调用

  用户通过重构该函数来实现中断触发后的逻辑，并且无需考虑重置中断标识符。

  参数说明：

  ​ GPIO_Pin 触发外部中断的引脚序号（等同与中断线的序号）

相关宏定义

GPIO Alternate Function Selection 复用功能列表

GPIO_AF0_RTC_50Hz
GPIO_AF0_MCO
GPIO_AF0_TAMPER
GPIO_AF0_SWJ
GPIO_AF0_TRACE
GPIO_AF1_TIM1
GPIO_AF1_TIM2
GPIO_AF2_TIM3
GPIO_AF2_TIM4
GPIO_AF2_TIM5
GPIO_AF3_TIM8
GPIO_AF3_TIM9
GPIO_AF3_TIM10
GPIO_AF3_TIM11
GPIO_AF4_I2C1
GPIO_AF4_I2C2
GPIO_AF4_I2C3
GPIO_AF5_SPI1
GPIO_AF5_SPI2
GPIO_AF5_SPI3
GPIO_AF5_SPI4
GPIO_AF5_SPI5
GPIO_AF5_SPI6
GPIO_AF5_I2S3ext
GPIO_AF6_SPI3
GPIO_AF6_I2S2ext
GPIO_AF6_SAI1
GPIO_AF7_USART1
GPIO_AF7_USART2
GPIO_AF7_USART3
GPIO_AF7_I2S3ext
GPIO_AF8_UART4
GPIO_AF8_UART5
GPIO_AF8_USART6
GPIO_AF8_UART7
GPIO_AF8_UART8
GPIO_AF9_CAN1
GPIO_AF9_CAN2
GPIO_AF9_TIM12
GPIO_AF9_TIM13
GPIO_AF9_TIM14
GPIO_AF9_LTDC
GPIO_AF9_QSPI
GPIO_AF10_OTG_FS
GPIO_AF10_OTG_HS
GPIO_AF10_QSPI
GPIO_AF11_ETH
GPIO_AF12_FMC
GPIO_AF12_OTG_HS_FS
GPIO_AF12_SDIO
GPIO_AF13_DCMI
GPIO_AF13_DSI
GPIO_AF14_LTDC
GPIO_AF15_EVENTOUT

宏定义函数（外部中断相关）

__HAL_GPIO_EXTI_GET_FLAG(__EXTI_LINE__) //检查指定的中断线的标志位
__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(__EXTI_LINE__) //检查指定的中断线的标志位
__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_FLAG(__EXTI_LINE__) //清除 中断标志
__HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(__EXTI_LINE__) //清除 中断标志
__HAL_GPIO_EXTI_GENERATE_SWIT(__EXTI_LINE__) //生成软件中断

GPIO mode define GPIO模式宏定义列表

宏定义	解释
GPIO_MODE_INPUT	浮空输入
GPIO_MODE_OUTPUT_PP	推挽输出
GPIO_MODE_OUTPUT_OD	开漏输出
GPIO_MODE_AF_PP	推挽复用输出
GPIO_MODE_AF_OD	开漏复用输出
GPIO_MODE_ANALOG	模拟
GPIO_MODE_IT_RISING	上升沿触发外部中断
GPIO_MODE_IT_FALLING	下降沿触发外部中断
GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING	上升/下降沿触发外部中断
GPIO_MODE_EVT_RISING	上升沿触发外部事件
GPIO_MODE_EVT_FALLING	下降沿触发外部事件
GPIO_MODE_EVT_RISING_FALLING	上升/下降沿触发外部事件

GPIO pins define GPIO引脚序列定义列表

GPIO_PIN_0
GPIO_PIN_1
GPIO_PIN_2
GPIO_PIN_3
GPIO_PIN_4
GPIO_PIN_5
GPIO_PIN_6
GPIO_PIN_7
GPIO_PIN_8
GPIO_PIN_9
GPIO_PIN_10
GPIO_PIN_11
GPIO_PIN_12
GPIO_PIN_13
GPIO_PIN_14
GPIO_PIN_15
GPIO_PIN_All
GPIO_PIN_MASK

GPIO pull define GPIO上下拉定义列表

宏定义	解释
GPIO_NOPULL	不激活上下拉
GPIO_PULLUP	上拉激活
GPIO_PULLDOWN	下拉激活

GPIO speed define GPIO速度定义列表

宏定义	解释
GPIO_SPEED_FREQ_LOW	工作速度 2MHz
GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM	工作速度 12.5MHz~50MHz
GPIO_SPEED_FREQ_HIGH	工作速度 50MHz~100MHz
GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH	工作速度 100MHz~200MHz