详解GPIO工作模式与寄存器2

jf_78858299 2023-01-30 971

电子说

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描述

2.3 模拟输入模式

寄存器

在这里插入图片描述

输出驱动器关闭
施密特触发器关闭
弱上拉和下拉电阻被禁止
输入数据寄存器的值为0（处于高阻抗）
功耗最小

因为模拟信号经过施密特触发器后只有0/1两种状态，因此信号源输入在施密特触发器前。类似地，当GPIO 引脚用于DAC 作为模拟电压输出通道时，DAC 的模拟信号输出就不经过双MOS 管结构，模拟信号直接输出到引脚。

模拟状态与模拟外设复用引脚区别：

寄存器

模拟状态：表示引脚功能选择为模拟模式，但不作为任何片内模拟外设（ADC）的复用引脚，只是为了减少系统功耗。
模拟外设复用引脚：表示引脚作为片内模拟外设的复用引脚，用于完成相应功能操作，如ADC信号采集。

2.4 复用模式

寄存器

在这里插入图片描述

输出可配置为推挽或者开漏模式，内置外设的信号驱动输出驱动器
施密特触发器打开
弱上拉和下拉电阻被禁止
在每个APB2时钟周期，出现在I/O脚上的数据被采样到输入数据寄存器
在开漏模式时，对输入数据寄存器的读访问可得到I/O状态；在推挽式模式时，对输出数据寄存器的读访问得到最后一次写的

复用推挽输出：
复用开漏输出：

对于复用的输入功能，端口必须配置成输入模式(浮空、上拉或下拉)且输入引脚必须由外部驱动。
对于复用输出功能，端口必须配置成复用功能输出模式(推挽或开漏)。
对于双向复用功能，端口位必须配置复用功能输出模式(推挽或开漏)。

如果把端口配置成复用输出功能，则引脚和输出寄存器断开，并和片上外设的输出信号连接。

如果软件把一个GPIO脚配置成复用输出功能，但是外设没有被激活，它的输出将不确定。

注意：

STM32复位后，IO端口处于浮空输入状态(CNFx[1:0]=01b，MODEx[1:0]=00b)；JTAG引脚复位以后，处于上拉或者下拉状态。
stm32具有GPIO锁定机制，即锁定GPIO配置，下次复位前不能再修改端口位的配置。
所有IO端口都具有外部中断能力，端口必须配置成输入模式，才能使用外部中断功能。
当LSE振荡器关闭时，OSC32_IN/OSC32_OUT可以用作通用GPIO PC14/PC15。当进入待机模式或者备份域由Vbat供电时，不能使用PC14/PC15的GPIO口功能。
PC13/PC14/PC15只能用于2MHz的输出模式（LSE关闭，PC13关闭入侵检测），最多只能带30pF的负载，而且这些I/O口绝对不能当作电流源(如驱动LED)。（参考STM32中文手册4.1.2）
一般上下拉电阻的阻值都在30-50K之间。这样可以增强MCU的抗干扰能力。
芯片内部上/下拉电阻不影响GPIO输出模式。

3 GPIO模块寄存器

注意：必须以字(32位)的方式操作GPIO外设寄存器！

端口模式与输出速度配置：寄存器

(//file.elecfans.com/web2/M00/8C/10/pYYBAGPXZCGACOv3AALmvH1WBmE220.jpg)

GPIO寄存器地址映像和复位值：

GPIO外设基地址与相对于APB2总线（0x4001 0000）的偏移地址：

GPIO外设	基地址	相对APB2总线偏移地址
GPIOA	0x4001 0800	0x0000 0800
GPIOB	0x4001 0C00	0x0000 0C00
GPIOC	0x4001 1000	0x0000 1000
GPIOD	0x4001 1400	0x0000 1400
GPIOE	0x4001 1800	0x0000 1800
GPIOF	0x4001 1C00	0x0000 1C00
GPIOG	0x4001 2000	0x0000 2000

4 应用示例

直接使用寄存器点灯（PA8-红灯 PD2-黄灯），系统时钟启动文件跳转自动配置。

led.h：

#ifndef __LED_H
#define __LED_H
#include 

typedef unsigned int uint32_t;

#define _IO  volatile
#define _I   volatile const 
#define _O   volatile 
 
#define PERIPH_BASE         0x40000000UL 
#define APB1_BASE           PERIPH_BASE
#define APB2_BASE           (PERIPH_BASE + 0x10000)
#define AHB_BASE            (PERIPH_BASE + 0x20000)

#define GPIOA_BASE        (APB2_BASE + 0x0800)
#define GPIOD_BASE        (APB2_BASE + 0x1400)
#define RCC_BASE            (AHB_BASE + 0x1000)

typedef struct
{
  _IO uint32_t CRL;
  _IO uint32_t CRH;
  _I uint32_t IDR;
  _IO uint32_t ODR;
  _IO uint32_t BSRR;
  _IO uint32_t BRR;
  _IO uint32_t LCKR;
} GPIO_Init_t;

typedef struct
{
  _IO uint32_t CR;
  _IO uint32_t CFGR;
  _IO uint32_t CIR;
  _IO uint32_t APB2RSTR;
  _IO uint32_t APB1RSTR;
  _IO uint32_t AHBENR;
  _IO uint32_t APB2ENR;
  _IO uint32_t APB1ENR;
  _IO uint32_t BDCR;
  _IO uint32_t CSR;
} RCC_t;

#define GPIOA       ((GPIO_Init_t*)GPIOA_BASE)
#define GPIOD       ((GPIO_Init_t*)GPIOD_BASE)
#define RCC         ((RCC_t *) RCC_BASE)

#define RED_LED_GPIO_PORT       GPIOA
#define RED_LED_GPIO_PIN        (0x0100)    // PIN8

#define YELLOW_LED_GPIO_PORT    GPIOD
#define YELLOW_LED_GPIO_PIN     (0x0004)    // PIN2

#define RED_LED_ON          (RED_LED_GPIO_PORT->BRR |= RED_LED_GPIO_PIN)
#define RED_LED_OFF         (RED_LED_GPIO_PORT->BSRR |= RED_LED_GPIO_PIN)
#define RED_LED_TOGGLE      (RED_LED_GPIO_PORT->ODR ^= RED_LED_GPIO_PIN)

#define YELLOW_LED_ON       (YELLOW_LED_GPIO_PORT->BRR |= YELLOW_LED_GPIO_PIN)
#define YELLOW_LED_OFF      (YELLOW_LED_GPIO_PORT->BSRR |= YELLOW_LED_GPIO_PIN)
#define YELLOW_LED_TOGGLE   (YELLOW_LED_GPIO_PORT->ODR ^= YELLOW_LED_GPIO_PIN)

void LED_Init(void);  

#endif /* __LED_H */

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566

led.c & main.c ：

void LED_Init(void)
{
    RCC->APB2ENR |= 1 << 2; // PortA
    RCC->APB2ENR |= 1 << 5; // PortD

 RED_LED_GPIO_PORT->CRH &= ~(0x0f << (0 * 4));
    RED_LED_GPIO_PORT->CRH |= 0x03 << (0 * 4);
    RED_LED_GPIO_PORT->BSRR |= 0x01 << 8;

 YELLOW_LED_GPIO_PORT->CRL &= ~(0x0f << (2 * 4));
    YELLOW_LED_GPIO_PORT->CRL |= 0x03 << (2 * 4);
    YELLOW_LED_GPIO_PORT->BSRR |= 0x01 << 2;
}

int main()
{
 LED_Init();
 while(1)
 {
  YELLOW_LED_TOGGLE;
  HAL_Delay(500);
 }
}
1234567891011121314151617181920212223

END

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