GPIO寄存器详解与点亮LED实例

GPIO简介

全称：$\text{general purpose input output，通用I/O口}$

GPIO和引脚的区别：

不是所有的I/O口都可以由程序控制，GPIO可以用程序控制

如何查找每一个GPIO引脚功能:

可以通过查询官方数据手册：官方数据手册指路

GPIO框图详解

对于输出操作

端口上拉/下拉寄存器 (GPIOx_PUPDR)

对应参考手册

7.4.4 GPIO port pull-up/pull-down register

用途:
配置 I/O 上拉或下拉。
00：无上拉或下拉
01：上拉
10：下拉
11：保留

上拉电阻：将一个不确定的信号（高或低电平），通过一个电阻与电源${\text{V}}_{CC}$相连，固定在高电平。
下拉电阻：将一个不确定的信号（高或低电平），通过一个电阻与地$\text{GND}$相连，固定在低电平。

端口输出数据寄存器 (GPIOx_ODR)

对应参考手册

7.4.6 GPIO port output data register

用途:
控制输出电平0/1

端口置位/复位寄存器 (GPIOx_BSRR)

对应参考手册

7.4.7 GPIO port bit set/reset register

用途:
可以控制输出0/1
"1"有效写入：
输入1，set置1，reset置0；(BS优先级高于BR)
输入0，无任何影响

端口模式寄存器 (GPIOx_MODER)

对应参考手册

7.4.1 GPIO port mode register

用途:
用于配置 I/O 方向模式
00：输入（复位状态）：即写入状态
01：通用输出模式
10：复用功能模式
11：模拟模式

端口输出类型寄存器 (GPIOx_OTYPER)

对应参考手册

7.4.2 GPIO port output type register

用途:
用于配置 I/O 端口的输出类型。
0：输出推挽（复位状态）
1：输出开漏

电路图	推挽输出	开漏输出
作用	能真正输出高低电平 在两种电平下都具有驱动能力	无法真正输出高电平 即高电平时没有驱动能力，需要借助外部上拉电阻完成对外驱动
线与功能	不支持	支持
电平转换	不支持	支持

线与功能:多个信号线直接连接在一起，只有当所有信号全部为高电平时，合在一起的总线为高电平；只要有任意一个或者多个信号为低电平，则总线为低电平

电平转换:方便调节输出的电平，因为输出电平完全由上拉电阻连接的电源电平决定

端口输出速度寄存器 (GPIOx_OSPEEDR)

对应参考手册

7.4.3 GPIO port output type register

用途:
配置 I/O 输出速度。
00： 2 MHz（低速）
01： 25 MHz（中速）
10： 50 MHz（快速）
11： 30 pF 时为 100 MHz（高速）
   15 pF 时为 80 MHz 输出（最大速度）

对于输入操作

端口输入数据寄存器 (GPIOx_IDR)

对应参考手册

7.4.5 GPIO port input data register

用途:
控制输出电平0/1

实验部分

初始化顺序

输入的初始化顺序

GPIO输入的初始化顺序

输出的初始化顺序

GPIO输出的初始化顺序

1. 确定GPIO是输入、通用输出、复用功能还是模拟输入。 （模式寄存器： MODER）
2. 如果输出还要确定是推挽输出还是开漏输出（输出类型寄存器 ： OTYPER）
3. 配置输出的速度（输出速度寄存器： OSPEEDR）
4. 输出的时候内部的上/下拉电阻要不要开启（上拉/下拉寄存器： PUPDR）
5. 具体要输出的内容（置位复位寄存器： BSRR和数据输出寄存器： ODR）

实例：LED点灯

main.c

/*使用寄存器的方法点亮LED灯 */
#include "stm32f4xx.h" 

/***   主函数  ***/
int main(void)
{	
	/* 第一步：打开GPIOF端口时钟——RCC_AHB1ENR */
	
	RCC_AHB1ENR |= (1<<5);							/*开启 GPIOF 时钟，使用外设时都要先开启它的时钟*/
	
	
	
	
	/* 第二步：配置GPIOF的输入输出状态—— MODER */
	
	GPIOF_MODER  &= ~( 0x03<< (2*6));		/*GPIOF MODER6清空*/	
	
	GPIOF_MODER |= (1<<2*6);						/*PF6 MODER6 = 01b 输出模式 */
	
	
	
	
	/* 第三步：确定是推挽输出还是开漏输出—— OTYPER*/
	
	GPIOF_OTYPER &= ~(1<<1*6);					/*GPIOF OTYPER6清空*/
	
	GPIOF_OTYPER |= (0<<1*6);						/*PF6 OTYPER6 = 0b 推挽模式*/
	
	
	
	
	/* 第四步：配置输出的速度—— OSPEEDR */
	
	GPIOF_OSPEEDR &= ~(0x03<<2*6);			/*PF6 OSPEEDR6 = 0b 速率2MHz*/
	
	GPIOF_OSPEEDR |= (0<<2*6);					/*GPIOF PUPDR6清空*/
	
	
	
	
	
	/*第五步：输出的时候内部的上/下拉电阻要不要开启—— PUPDR）*/
	
	GPIOF_PUPDR &= ~(0x03<<2*6);				
	
	GPIOF_PUPDR |= (1<<2*6);						/*PF6 PUPDR6 = 01b 上拉模式*/
	
	
	
	/*第六步：具体要输出的内容—— BSRR和ODR*/
	
	GPIOF_ODR &=~ (1<<6);						/*PF6 ODR 寄存器的 pF6置0，使引脚输出低电平*/
	
	

}

// 函数为空，目的是为了骗过编译器不报错
void SystemInit(void)
{	
}

stm32f4xx.h

/*片上外设基地址  */
#define PERIPH_BASE           ((unsigned int)0x40000000)                          

/*总线基地址 */
#define AHB1PERIPH_BASE       (PERIPH_BASE + 0x00020000)	

/*GPIO外设基地址*/
#define GPIOF_BASE            (AHB1PERIPH_BASE + 0x1400)


/* GPIOF寄存器地址,强制转换成指针 */
#define GPIOF_MODER				*(unsigned int*)(GPIOF_BASE+0x00)
#define GPIOF_OTYPER			*(unsigned int*)(GPIOF_BASE+0x04)
#define GPIOF_OSPEEDR			*(unsigned int*)(GPIOF_BASE+0x08)
#define GPIOF_PUPDR				*(unsigned int*)(GPIOF_BASE+0x0C)
#define GPIOF_IDR					*(unsigned int*)(GPIOF_BASE+0x10)
#define GPIOF_ODR					*(unsigned int*)(GPIOF_BASE+0x14)
#define GPIOF_BSRR					*(unsigned int*)(GPIOF_BASE+0x18)
#define GPIOF_LCKR					*(unsigned int*)(GPIOF_BASE+0x1C)
#define GPIOF_AFRL					*(unsigned int*)(GPIOF_BASE+0x20)
#define GPIOF_AFRH					*(unsigned int*)(GPIOF_BASE+0x24)

/*RCC外设基地址*/
#define RCC_BASE              (AHB1PERIPH_BASE + 0x3800)

/*RCC的AHB1时钟使能寄存器地址,强制转换成指针*/
#define RCC_AHB1ENR				*(unsigned int*)(RCC_BASE+0x30)