GD32F103学习笔记（4）——GPIO接口使用

一、简介

最多可支持112个通用I/O引脚(GPIO)，分别为PA0 ~ PA15，PB0 ~ PB15，PC0 ~ PC15，PD0 ~ PD15，PE0 ~ PE15，PF0 ~ PF15和PG0 ~ PG15，各片上设备用其来实现逻辑输入/输出功能。每个GPIO端口有相关的控制和配置寄存器以满足特定应用的需求。外设GPIO引脚上的外部中断在中断/事件控制器（EXTI）中有相关的控制和配置寄存器。GPIO端口和其他的备用功能(AFs)共用引脚，在特定的封装下获得最大的灵活性。GPIO引脚通过配置相关的寄存器可以用作备用功能引脚，备用功能输入/输出都可。每个GPIO引脚可以由软件配置为输出(推挽或开漏)、输入、外设的备用功能或者模拟模式。每个GPIO引脚都可以配置为上拉、下拉或无上拉/下拉。除模拟模式外，所有的GPIO引脚都具备大电流驱动能力。

二、API说明

2.1 外设寄存器说明

GPIO寄存器列表如下表所示：

寄存器名称	寄存器描述
GPIOx_CTL0	端口控制寄存器0
GPIOx_CTL1	端口控制寄存器1
GPIOx_ISTAT	端口输入状态寄存器
GPIOx_OCTL	端口输出状态寄存器
GPIOx_BOP	端口位操作寄存器
GPIOx_BC	位清除寄存器
GPIOx_LOCK	端口配置锁定寄存器
AFIO_EC	事件控制寄存器
AFIO_PCF0	AFIO端口配置寄存器0
AFIO_EXTISS0	EXTI源选择寄存器0
AFIO_EXTISS1	EXTI源选择寄存器1
AFIO_EXTISS2	EXTI源选择寄存器2
AFIO_EXTISS3	EXTI源选择寄存器3
AFIO_PCF1	AFIO端口配置寄存器1

2.2 外设库函数说明

以下 GPIO 接口位于 GD32F10x_Firmware_Library_V2.2.2\Firmware\GD32F10x_standard_peripheral\Include\gd32f10x_gpio.h。

2.2.1 gpio_init

功能	GPIO参数初始化。注意：首先要保证使用的GPIO的时钟开启
函数定义	void gpio_init(uint32_t gpio_periph,uint32_t mode,uint32_t speed,uint32_t pin)
参数	gpio_periph：GPIO端口x(x = A,B,C,D,E,F,G) mode：GPIO引脚模式 speed：GPIO输出最大速度最大 pin：GPIO引脚x(x=0..15)
返回	无

mode： IO模式，在GD32标准固件库中，共有四种输入模式，四种输出模式，详细列表如下：

值	含义	官方解释
GPIO_MODE_AIN	模拟输入	analog input mode
GPIO_MODE_IN_FLOATING	浮空输入	floating input mode
GPIO_MODE_IPD	下拉输入	pull-down input mode
GPIO_MODE_IPU	上拉输入	pull-up input mode
GPIO_MODE_OUT_OD	开漏输出	GPIO output with open-drain
GPIO_MODE_OUT_PP	推挽输出	GPIO output with push-pull
GPIO_MODE_OUT_OD	复用开漏输出	AFIO output with open-drain
GPIO_MODE_OUT_PP	复用推挽输出	AFIO output with push-pull

speed： IO输出速度最大值，详细列表如下：

值	含义	官方解释
GPIO_OSPEED_10MHZ	输出速度最大为10MHz	output max speed 10MHz
GPIO_OSPEED_2MHZ	输出速度最大为2MHz	output max speed 2MHz
GPIO_OSPEED_50MHZ	输出速度最大为50MHz	output max speed 50MHz

2.2.2 gpio_bit_set

功能	将一个GPIO引脚拉高
函数定义	void gpio_bit_set(uint32_t gpio_periph, uint32_t pin)
参数	gpio_periph：GPIO端口x(x = A,B,C,D,E,F,G) pin：GPIO引脚x(x=0..15)
返回	无

2.2.3 gpio_bit_reset

功能	将一个GPIO引脚拉低
函数定义	void gpio_bit_reset(uint32_t gpio_periph, uint32_t pin)
参数	gpio_periph：GPIO端口x(x = A,B,C,D,E,F,G) pin：GPIO引脚x(x=0..15)
返回	无

2.2.4 gpio_bit_write

功能	将特定值写入引脚
函数定义	void gpio_bit_write(uint32_t gpio_periph, uint32_t pin, bit_status bit_value)
参数	gpio_periph：GPIO端口x(x = A,B,C,D,E,F,G) pin：GPIO引脚x(x=0..15) bit_value：SET设置或RESET清除
返回	无

2.2.5 gpio_input_bit_get

功能	获取引脚的输入值
函数定义	FlagStatus gpio_input_bit_get(uint32_t gpio_periph,uint32_t pin)
参数	gpio_periph：GPIO端口x(x = A,B,C,D,E,F,G) pin：GPIO引脚x(x=0..15)
返回	SET高电平或RESET低电平

2.2.6 gpio_pin_remap_config

功能	配置GPIO引脚重映射
函数定义	void gpio_pin_remap_config(uint32_t remap, ControlStatus newvalue)
参数	remap：选择重映射 newvalue：是否使能，ENABLE使能或DISABLE除能
返回	无

remap： 重映射，详细列表如下：

值	含义
GPIO_SPI0_REMAP	SPI0重映射
GPIO_I2C0_REMAP	I2C0重映射
GPIO_USART0_REMAP	USART0重映射
GPIO_USART1_REMAP	USART1重映射
GPIO_USART2_PARTIAL_REMAP	USART2部分重映射
GPIO_USART2_FULL_REMAP	USART2全部重映射
GPIO_TIMER0_PARTIAL_REMAP	TIMER0部分重映射
GPIO_TIMER0_FULL_REMAP	TIMER0全部重映射
GPIO_TIMER1_PARTIAL_REMAP0	TIMER1部分重映射
GPIO_TIMER1_PARTIAL_REMAP1	TIMER1部分重映射
GPIO_TIMER1_FULL_REMAP	TIMER1全部重映射
GPIO_TIMER2_PARTIAL_REMAP	TIMER2部分重映射
GPIO_TIMER2_FULL_REMAP	TIMER2全部重映射
GPIO_TIMER3_REMAP	TIMER3重映射
GPIO_PD01_REMAP	PD01重映射
GPIO_CAN_PARTIAL_REMAP	CAN部分重映射（仅适用于GD32F10X_MD，GD32F10X_HD和GD32F10X_XD）
GPIO_CAN_FULL_REMAP	CAN全部重映射（仅适用于GD32F10X_MD，GD32F10X_HD和GD32F10X_XD）
GPIO_SPI2_REMAP	SPI2重映射（仅适用于GD32F10X_CL）
GPIO_TIMER4CH3_IREMAP	TIMER4 channel3内部重映射（仅适用于GD32F10X_CL和GD32F10X_HD）
GPIO_ADC0_ETRGINS_REMAP	ADC0外部触发注入转换重映射（仅适用于GD32F10X_MD，GD32F10X_HD和GD32F10X_XD）
GPIO_ADC0_ETRGREG_REMAP	ADC0外部触发规则转换重映射（仅适用于GD32F10X_MD，GD32F10X_HD和GD32F10X_XD）
GPIO_ADC1_ETRGINS_REMAP	ADC1外部触发注入转换重映射（仅适用于GD32F10X_MD，GD32F10X_HD和GD32F10X_XD）
GPIO_ADC1_ETRGREG_REMAP	ADC1外部触发规则转换重映射（仅适用于GD32F10X_MD，GD32F10X_HD和GD32F10X_XD）
GPIO_SWJ_NONJTRST_REMAP	全部的SWJ(JTAG-DP + SW-DP)，但是不包括NJTRST
GPIO_SWJ_SWDPENABLE_REMAP	JTAG-DP除能，SW-DP使能
GPIO_SWJ_DISABLE_REMAP	JTAG-DP除能，SW-DP除能
GPIO_CAN0_PARTIAL_REMAP	CAN0部分重映射（仅适用于GD32F10X_CL）
GPIO_CAN0_FULL_REMAP	CAN0全部重映射（仅适用于GD32F10X_CL）
GPIO_ENET_REMAP	ENET重映射（仅适用于GD32F10X_CL）
GPIO_CAN1_REMAP	CAN0重映射（仅适用于GD32F10X_CL）
GPIO_TIMER1ITI1_REMAP	TIMER1内部触发1重映射（仅适用于GD32F10X_CL）
GPIO_PTP_PPS_REMAP	以太网PTP PPS重映射（仅适用于GD32F10X_CL）
GPIO_TIMER8_REMAP	TIMER8重映射
GPIO_TIMER9_REMAP	TIMER9重映射
GPIO_TIMER10_REMAP	TIMER10重映射
GPIO_TIMER12_REMAP	TIMER12重映射
GPIO_TIMER13_REMAP	TIMER13重映射
GPIO_EXMC_NADV_REMAP	EXMC_NADV 连接/断开

三、GPIO输出

3.1 引脚确定

我使用的是 光子MINI-GD32F103RCT6 开发板

有个 IO 口为 PB4 的 LED 灯

在复位期间或复位之后，备用功能并未激活，所有GPIO端口都被配置成输入浮空模式，这种输入模式禁用上拉(PU)/下拉(PD)电阻。但是复位后，串行线调试端口（JTAG/Serial-Wired Debug pins）为输入PU/PD模式：
PA15：JTDI为上拉模式；
PA14：JTCK / SWCLK为下拉模式；
PA13：JTMS / SWDIO为上拉模式；
PB4：NJTRST为上拉模式；
PB3：JTDO为浮空模式。

所以PB4要当GPIO需要重映射

//管脚复用时钟使能
rcu_periph_clock_enable(RCU_AF);
//PB4管脚默认是NJTRST，要当GPIO，需要重映射
gpio_pin_remap_config(GPIO_SWJ_NONJTRST_REMAP, ENABLE)

3.2 编程要点

1. 使能 GPIO 端口时钟
2. 初始化 GPIO 目标引脚为推挽输出
3. 控制 GPIO 引脚输出高、低电平

3.3 外设寄存器方法

//GPIOB时钟使能
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);
//配置GPIO端口
gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_4);

//引脚输出低电平
GPIO_BC(GPIOB) = GPIO_PIN_4;
//引脚输出高电平
GPIO_BOP(GPIOB) = GPIO_PIN_4;

3.4 外设库函数方法

//GPIOB时钟使能
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);
//PB4配置成输出
gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_4);

//引脚输出低电平
gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_4);
//引脚输出高电平
gpio_bit_set(GPIOB, GPIO_PIN_4);
//引脚输出低电平
gpio_bit_write(GPIOB, GPIO_PIN_4, RESET);
//引脚输出高电平
gpio_bit_write(GPIOB, GPIO_PIN_4, SET);

四、GPIO输入

4.1 引脚确定

我使用的是 光子MINI-GD32F103RCT6 开发板

有个 IO 口为 PA1 的按键

4.2 编程要点

1. 使能 GPIO 端口时钟
2. 初始化 GPIO 目标引脚为输入模式（由于硬件电路没有外部上拉电阻，这里使用内部上拉输入）
3. 检测按键的状态

4.3 外设库函数方法

//GPIOA时钟使能
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
//PA1配置成上拉输入
gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_IPU, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_1);

//读取引脚电平
gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_1);

五、轮询读取按下按键，LED灯闪烁

5.1 board_gpio.c

/*********************************************************************
 * INCLUDES
 */
#include "gd32f10x.h"

#include "board_gpio.h"

/*********************************************************************
 * PUBLIC FUNCTIONS
 */
/*=========================================================================*/
/*                                   输入                                  */
/*=========================================================================*/
/**
 @brief 按键驱动初始化
 @param 无
 @return 无
*/
void Key_GPIO_Init(void)
{
    // GPIO时钟使能
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
    // 配置为内部上拉输入模式
    gpio_init(KEY1_GPIO_PORT, GPIO_MODE_IPU, GPIO_OSPEED_50MHZ, KEY1_GPIO_PIN);
}

/**
 @brief 获取按键状态
 @param keyNum -[in] 按键编号
 @return 1 - 按下；0 - 松开
*/
uint8_t Key_GPIO_Read(uint8_t keyNum)
{
    uint8_t value = 0;

    if(KEY1 == keyNum)
    {
        value = gpio_input_bit_get(KEY1_GPIO_PORT, KEY1_GPIO_PIN);
    }
//    else if(KEY2 == keyNum)
//    {
//        value = gpio_input_bit_get(KEY2_GPIO_PORT, KEY2_GPIO_PIN);
//    }

    return value;
}

/*=========================================================================*/
/*                                   输出                                  */
/*=========================================================================*/
/**
 @brief LED灯驱动初始化
 @param 无
 @return 无
*/
void LED_GPIO_Init(void)
{
    // PB4管脚默认是NJTRST，要当GPIO，需要重映射
    rcu_periph_clock_enable(RCU_AF);                                    // 管脚复用时钟使能
    gpio_pin_remap_config(GPIO_SWJ_NONJTRST_REMAP, ENABLE);
    
    // GPIO时钟使能
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);
    // 配置为推挽输出模式
    gpio_init(LED1_GPIO_PORT, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, LED1_GPIO_PIN);

    LED_GPIO_Write(LED1, LED_OFF);
}

/**
 @brief 配置LED灯工作模式
 @param ledNum -[in] LED灯编号
 @param ledMode -[in] 工作模式
 @return 无
*/
void LED_GPIO_Write(uint8_t ledNum, uint8_t ledMode)
{
    if(LED1 == ledNum)
    {
        gpio_bit_write(LED1_GPIO_PORT, LED1_GPIO_PIN, ledMode);
    }
//    else if(LED2 == ledNum)
//    {
//        gpio_bit_write(LED2_GPIO_PORT, LED2_GPIO_PIN, ledMode);
//    }
}

/**
 @brief 获取LED灯工作模式
 @param ledNum -[in] LED灯编号
 @return 工作模式
*/
uint8_t LED_GPIO_Read(uint8_t ledNum)
{
    uint8_t ledMode = 0;
    if(LED1 == ledNum)
    {
        ledMode = gpio_output_bit_get(LED1_GPIO_PORT, LED1_GPIO_PIN);
    }
//    else if(LED2 == ledNum)
//    {
//        ledMode = gpio_output_bit_get(LED2_GPIO_PORT, LED2_GPIO_PIN, &ledMode);
//    }
    return ledMode;
}

5.2 board_gpio.h

#ifndef _BOARD_GPIO_H_
#define _BOARD_GPIO_H_

/*********************************************************************
 * INCLUDES
 */
#include "gd32f10x_gpio.h"
 
/*********************************************************************
 * DEFINITIONS
 */
/*=========================================================================*/
/*                                   输入                                  */
/*=========================================================================*/
#define KEY1_GPIO_PORT                  GPIOA
#define KEY1_GPIO_PIN                   GPIO_PIN_1
#define KEY_OFF                         0x01
#define KEY_ON                          0x00
#define KEY1                            1
#define KEY2                            2

/*=========================================================================*/
/*                                   输出                                  */
/*=========================================================================*/
#define LED1_GPIO_PORT                  GPIOB
#define LED1_GPIO_PIN                   GPIO_PIN_4
#define LED_OFF                         0x01
#define LED_ON                          0x00
#define LED1                            1
#define LED2                            2

/*********************************************************************
 * API FUNCTIONS
 */
void Key_GPIO_Init(void);
uint8_t Key_GPIO_Read(uint8_t keyNum);

void LED_GPIO_Init(void);
void LED_GPIO_Write(uint8_t ledNum, uint8_t ledMode);
uint8_t LED_GPIO_Read(uint8_t ledNum);

#endif /* _BOARD_GPIO_H_ */

5.3 main.c

#include "gd32f10x.h"
#include "systick.h"

#include "board_gpio.h"

int main(void)
{
    systick_config();//系统主频108MHZ,采用外部晶振,由两个宏决定(__SYSTEM_CLOCK_108M_PLL_HXTAL与HXTAL_VALUE)
    
    Key_GPIO_Init();// 按键模块初始化
    LED_GPIO_Init();// LED灯模块初始化
    
    while(1)
    {
        if(KEY_ON == Key_GPIO_Read(KEY1))
        {
            delay_1ms(100);//等待100ms
            LED_GPIO_Write(LED1, LED_ON);
            delay_1ms(100);//等待100ms
            LED_GPIO_Write(LED1, LED_OFF);
        }
    }
}

5.4 工程代码

百度网盘：https://pan.baidu.com/s/1_tjTeP_xVNC-KdVDLbN-Ww?pwd=0h8m 提取码：0h8m

---

• 由 Leung 写于 2022 年 4 月 12 日

• 参考：GD32F103基础教程—GPIO输出实验（五）
　　　　GD32实战3__点亮LED灯