stm32（二）GPIO口
1、GPIO分组
大组有七组GPIOA~GPIOG，每一个大组有16个管脚，分别是GPIOx0~GPIOx15。
2、GPIO的内部框图
- 每一个IO管脚内部都有控制器，如上图所示。
- 普通输出高低电平是通过操作“输出数据寄存器”来实现的。
- 输出类型：推挽输出、开漏输出。不管哪一种输出，目的只有一个：向芯片外部输出高低电平。
- 推挽输出：P-MOS和N-MOS交替工作。当P-MOS导通，N-MOS截止时，向芯片外部输出高电平，高电平来自于VDD；当P-MOS截至，N-MOS导通时，向芯片外部输出低电平，低电平来自于VSS。
- 开漏输出：P-MOS永远截至，NMOS管可导通可截至。当P-MOS截至，N-MOS导通时，向芯片外部输出低电平，低电平来自于VSS。开漏输出要输出高电平，需要挂载上拉电阻，高电平来自于上拉电阻的VDD。
- 开漏输出高电平需要挂载 上拉电阻，上下电阻可以用芯片内部的，也可以在芯片外部挂
- 如果要求的驱动功能力不高，可以用推挽输出。如下情景，则选用开漏输出：①如果要求的驱动电流要比较大，选用开漏输出，开漏输出可以通过调节上拉电阻的阻值和VDD的电平值实现驱动电流的调节；②需用改变高电平的电平值时，可以用开漏输出。
3、GPIO输出相关寄存器
3.1、RCC AHB1 外设时钟使能寄存器 (RCC_AHB1ENR)
作用：使能GPIO口的时钟。
在配置GPIO的相关寄存器之前，必须先使能GPIO的时钟。
举例：如果配置GPIOA的MODER/OTYPER/ODER寄存器之前，必须将RCC->AHB1ENR寄存器的位0置1。
3.2、GPIO 端口模式寄存器 (GPIOx_MODER)
该寄存器的作用是配置GPIO的工作模式。
- 每一组GPIO口都要有个MODER寄存器。
- MODER寄存器是32位有效，每一位都可读可写。
- MODER寄存器每两位为一个小组，总共16个小组，分别是MODER0~MODER15。
- MODER寄存器与GPIO口的对应关系：GPIOx0~GPIOx15与MODER0~MODER15一一对应。(x:A~G)。
- 两位有四种情况，具体如下：
举例：
GPIOA3配置输出模式，需要配置GPIOA->MODER寄存器中的MODER3,即位7:6，配置为01。
对应的代码：GPIOA->MODER |=(1<<6);
3.3、GPIO 端口输出类型寄存器 (GPIOx_OTYPER)
作用：配置GPIO口的输出类型：推挽？开漏？
- 每一组GPIO口都要有1个OTYPER寄存器。
- OTYPER寄存器是低16位有效，低16位每一位都可读可写。
- OTYPER寄存器1位为一个小组，总共16个小组，分别是OT0~OT15。
- OTYPER寄存器与GPIO口的对应关系：GPIOx0~GPIOx15与OT0~OT15,一一对应。(x:A~G)。
- 1位有两种情况，具体如下：
举例：GPIOD8配置“输出推挽”，需要将GPIOD->OTYPER寄存器中的OT8清0，即需要将位8清零。
对应的代码：GPIOD->OTYPER &=~(1<<8);
举例：GPIOE6配置“输出开漏”，需要将GPIOE->OTYPER寄存器中的OT6置一，即需要将位6置一。
对应的代码：GPIOE->OTYPER |=(1<<6);
3.4、GPIO 端口输出数据寄存器 (GPIOx_ODR)
作用：用于控制GPIO口，向芯片外部输出高低电平
- 每一组GPIO口都要有1个ODR寄存器。
- ODR寄存器是低16位有效，低16位每一位都可读可写。
- ODR寄存器1位为一个小组，总共16个小组，分别是ODR0~ODR15。
- ODR寄存器与GPIO口的对应关系：GPIOx0~GPIOx15与ODR0~ODR15,一一对应。(x:A~G)。
- 1位有两种情况，具体如下：
| 0 : 相应的管脚输出低电平 |
| 1：相应的管脚输出高电平 |
举例：GPIOD7输出高电平，需要将GPIOD->ODR的ODR7置1，即位7置1。对应的代码：GPIOD->ODR |=(1<<7);
举例：GPIOC9输出低电平，需要将GPIOC->ODR的ODR9，即位9清零。对应的代码：GPIOC->ODR&=~(1<<9);
3.5、GPIO 端口输出速度寄存器 (GPIOx_OSPEEDR)
该寄存器的作用是配置GPIO的输出速度。
- 每一组GPIO口都要有个OSPEEDR寄存器。
- OSPEEDR寄存器是32位有效，每一位都可读可写。
- OSPEEDR寄存器每两位为一个小组，总共16个小组，分别是MODER0~MODER15。
- MODER寄存器与GPIO口的对应关系：GPIOx0~GPIOx15与OSPEEDR0~OSPEEDR15一一对应。(x:A~G)。
- 两位控制一个IO口，两位有四种情况，具体如下：
举例：GPIOA7的输出速度配置为25MHZ，需要配置GPIOA->OSPEEDR寄存器的OSPEEDR7，即位15:14，配置为01，对应的代码GPIOA->OSPEEDR |=1<<14.
举例：GPIOG9的输出速度配置为50MHZ，需要配置GPIOG->OSPEEDR寄存器的OSPEEDR9，即位19:18，配置为10，对应的代码GPIOG->OSPEEDR |= 2<<18.
3.6、GPIO 端口置位/复位寄存器 (GPIOx_BSRR)
作用：用于控制ODR寄存器来实现间接的向芯片外部输出高低电平
- 每一组GPIO口都要有1个BSRR寄存器。
- BSRR寄存器是32有效，每一位都可读可写。
- BR15~BR0 （bit reset 位清零）是用于间接控制ODR寄存器的ODR15~ODR0来向芯片外部输出低电平。
- BS15~BS0 （bit set 置位）是用于间接控制ODR寄存器的ODR15~ODR0来向芯片外部输出高电平。
- STM32F407底层将BSRR分BSRRH(高16位)和BSRRL（低16位）。
- 置一则有效，清零则无效，如下所示：
0：不会对相应的 ODRx 位执行任何操作
1：对相应的 ODRx 位进行置位/复位
举例：GPIOA8输出低电平，方法有两种：①GPIOA->ODR &=~(1<<8); ②GPIOA->BSRRH = 1<<8;
3.7、GPIO 端口上拉/下拉寄存器 (GPIOx_PUPDR)
该寄存器的作用是配置上下拉模式。
- 每一组GPIO口都要有个PUPDR寄存器。
- PUPDR寄存器是32位有效，每一位都可读可写。
- PUPDR寄存器每两位为一个小组，总共16个小组，分别是PUPDR0~PUPDR15。
- PUPDR寄存器与GPIO口的对应关系：GPIOx0~GPIOx15与PUPDR0~PUPDR15一一对应。(x:A~G)。
- 两位有四种情况，具体如下：
举例：GPIOF9配置为为上拉模式，需要配置GPIOF->PUPDR寄存器的PUPDR9，即位19:18，配置为01，
对应的代码：GPIOF->PUPDR |= 1<<18。
提问：GPIOE14配置为为下拉模式，需要配置GPIOE->PUPDR寄存器的PUPDR14，即位29:28，配置为10，
对应的代码：GPIOE->PUPDR |= 2<<28。
3.8、GPIO 端口输入数据寄存器 (GPIOx_IDR)
作用：用于保存芯片外部输入的高低电平
- 每一组GPIO口都要有1个IDR寄存器。
- IDR寄存器是低16位有效，低16位每一位只可读。
- IDR寄存器1位为一个小组，总共16个小组，分别是IDR0~IDR15。
- IDR寄存器与GPIO口的对应关系：GPIOx0~GPIOx15与IDR0~IDR15,一一对应。(x:A~G)。
- 1位有两种情况，具体如下：
| 0 : 相应的管脚输入低电平 |
| 1：相应的管脚输入高电平 |
举例：获知GPIOA3的输入电平，对应的代码如下：
if(GPIOA->IDR&(1<<3)){
//表明GPIOA3输入高电平
}else{
//表明GPIOA3输入低电平
}
3.9、GPIO 复用功能高位寄存器 (GPIOx_AFRH)
- 作用：选择第几复用功能
- 复用功能寄存器分为：高、低两个寄存器，这两个寄存器都是32位有效，每一位都可读可写
- 复用功能寄存器4位为1小组，分别是AFL0~AFL7、AFH8~AFH15
- AFL0~AFL7 是和GPIOx0~GPIOx7一一对应，AFH8~AFH15和GPIOx8~GPIOx15一一对应。
- 4位为1小组，四位有16种情况：
举例：
假设PA9的选择为复用功能7，即AF7，对应的代码如下：GPIOA->AFRH |= 7<<4 ;
PA10的选择为复用功能7，即AF7，对应的代码如下：GPIOA->AFRH |= 7<<8;
注意：STM32底层没有AFRH和AFRL寄存器，底层是封装成一个数组AFR[2]，ARF[0]代表AFRL寄存器，AFR[1]代码AFRH寄存器
所以上面的代码应该写成：GPIOA->AFR[1] |= 7<<4 ; GPIOA->AFR[1] |= 7<<8 ;