STM32-GPIO输入输出(hal库)

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1、GPIO功能概述
（1）概述
STM32F407ZG有8个16引脚的GPIO端口。还有一个12引脚的PI端口。

GPIO端口都连接在AHB1总线上，自高时钟频率168MHz。

GPIO引脚能承受5V电压.

每个GPIO端口有4个32位寄存器，用于配置GPIO引脚的工作模式；1个32位输入数据寄存器和1个32位输出数据寄存器，还有复用功能选择寄存器等。

（2）GPIO引脚可以配置多种工作模式：
输入浮空（input floating）：作为GPIO输入引脚，不使用上拉或下拉电阻。

输入上拉（input pull-up），作为GPIO输入引脚，使用内部上拉电阻。当没有外部输入时，引脚输入电平为高电平。

输入下拉（input pull-down）：作为GPIO输入引脚，使用内部下拉电阻。当没有外部输入时，引脚输入电平为低电平。

模拟（analog）：作为GPIO模拟引脚，用于ADC输入引脚或DAC输出引脚。

具有上拉或下拉的开漏输出（output open-drain）：如果不使用上拉或下拉电阻，开漏输出1时引脚为高阻态，输出0时引脚是低电平。这种模式可用于共用总线的信号。

具有上拉或下拉的推挽输出（output push-pull）：如果不使用上拉或下拉电阻，推挽输出1时引脚是高电平，输出0时引脚为低电平。若需要增强引脚输出驱动能力，就可以使用上拉。例如需要GPIO引脚输出高电平点亮LED时。

具有上拉或下拉的复用功能推挽（afternate function push-pull）。

具有上拉或下拉的复用功能开漏（afternate function open-drain）。

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2、GPIO的HAL驱动程序
HAL_GPIO_Init() GPIO引脚初始化

void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef *GPIOx,GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init);
参数1 GPIO_TypeDef *GPIOx，定义了各个端口的各个寄存器的偏移地址，实际调用HAL_GPIO_Init()时使用端口的基地址作为参数GPIOx的值。在stm32f407xx.h中定义了各个端口的基地址。
#define GPIOA             ((GPIO_TypeDef *) GPIOA_BASE)
#define GPIOB             ((GPIO_TypeDef *) GPIOB_BASE)
#define GPIOC             ((GPIO_TypeDef *) GPIOC_BASE)
#define GPIOD             ((GPIO_TypeDef *) GPIOD_BASE)
#define GPIOE             ((GPIO_TypeDef *) GPIOE_BASE)
#define GPIOF             ((GPIO_TypeDef *) GPIOF_BASE)
#define GPIOG             ((GPIO_TypeDef *) GPIOG_BASE)
#define GPIOH             ((GPIO_TypeDef *) GPIOH_BASE)
#define GPIOI             ((GPIO_TypeDef *) GPIOI_BASE)

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参数2GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init，定义了GPIO引脚的属性。

//定义GPIO属性的结构体
typedef struct
{
  uint32_t Pin;
  uint32_t Mode;
  uint32_t Pull;
  uint32_t Speed;
  uint32_t Alternate;
}GPIO_InitTypeDef;

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复制

//Pin定义GPIO的引脚

#define GPIO_PIN_0                 ((uint16_t)0x0001)

#define GPIO_PIN_1                 ((uint16_t)0x0002)

#define GPIO_PIN_2                 ((uint16_t)0x0004)

#define GPIO_PIN_3                 ((uint16_t)0x0008)

#define GPIO_PIN_4                 ((uint16_t)0x0010)

#define GPIO_PIN_5                 ((uint16_t)0x0020)

#define GPIO_PIN_6                 ((uint16_t)0x0040)

#define GPIO_PIN_7                 ((uint16_t)0x0080)

#define GPIO_PIN_8                 ((uint16_t)0x0100)

#define GPIO_PIN_9                 ((uint16_t)0x0200)

#define GPIO_PIN_10                ((uint16_t)0x0400)

#define GPIO_PIN_11                ((uint16_t)0x0800)

#define GPIO_PIN_12                ((uint16_t)0x1000)

#define GPIO_PIN_13                ((uint16_t)0x2000)

#define GPIO_PIN_14                ((uint16_t)0x4000)

#define GPIO_PIN_15                ((uint16_t)0x8000)

#define GPIO_PIN_All               ((uint16_t)0xFFFF)



#define GPIO_PIN_MASK              0x0000FFFFU

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//Mode定义引脚功能模式设置
#define  GPIO_MODE_INPUT    MODE_INPUT
/*！<输入浮空模式*/
#define  GPIO_MODE_OUTPUT_PP (MODE_OUTPUT | OUTPUT_PP)
/*！<推挽输出模式*/
#define  GPIO_MODE_OUTPUT_OD (MODE_OUTPUT | OUTPUT_OD)
/*！<开漏输出模式*/
#define  GPIO_MODE_AF_PP (MODE_AF | OUTPUT_PP)
/*！<复用功能推挽模式*/
#define  GPIO_MODE_AF_OD (MODE_AF | OUTPUT_OD)
/*！<复用功能开漏模式*/
#define  GPIO_MODE_ANALOG MODE_ANALOG
/*！<带上升沿触发检测的外部中断模式*/
#define GPIO_MODE_IT_RISING 0x10110000U
/*！<带上升沿触发检测的外部中断模式*/
#define GPIO_MODE_IT_FALLING 0x10210000U
/*！<带下降沿触发检测的外部中断模式*/
#define GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING 0x10310000U
/*！<带上升沿/下降沿触发检测的外部中断模式*/

#define  GPIO_MODE_EVT_RISING 0x10120000u
/*!<具有上升沿触发器检测的外部事件模式*/
#define  GPIO_MODE_EVT_FALLING 0x10220000u
/*!< 具有下降沿触发器检测的外部事件模式*/
#define  GPIO_MODE_EVT_RISING_FALLING 0x10320000u
/*!< 具有下降沿/下降沿触发器检测的外部事件模式*/

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//pull定义是否使用内部上拉或下拉电阻
#define  GPIO_NOPULL       0x00000000U /*!< 无上拉或下拉*/
#define  GPIO_PULLUP       0x00000001U /*!< 上拉*/
#define  GPIO_PULLDOWN    0x00000002U /*!< 下拉*/

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//Speed定义输出模式引脚的最高输出频率
#define  GPIO_SPEED_FREQ_LOW    0x00000000U //2MHz
#define  GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM 0x00000001U //12.5-50MHz
#define  GPIO_SPEED_FREQ_HIGH    0x00000002U //25-100MHz
#define  GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH 0x00000003U //50-200MHz

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//Alternate定义引脚复用功能
#define GPIO_AF1_TIM1       ((uint8_t)0x01)
#define GPIO_AF1_TIM2       ((uint8_t)0x01)
#define GPIO_AF4_I2C1       ((uint8_t)0x04)
#define GPIO_AF4_I2C2       ((uint8_t)0x04)
#define GPIO_AF4_I2C3       ((uint8_t)0x04)
#define GPIO_AF5_SPI1       ((uint8_t)0x05)
#define GPIO_AF5_SPI2       ((uint8_t)0x05)
#define GPIO_AF5_SPI3       ((uint8_t)0x05)
#define GPIO_AF7_USART1       ((uint8_t)0x07)
#define GPIO_AF7_USART2       ((uint8_t)0x07)
#define GPIO_AF7_USART3       ((uint8_t)0x07)

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HAL_GPIO_DeInit() GPIO引脚反初始化，恢复为复位后的状态。

HAL_GPIO_WritePin() 使引脚输出0或1

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

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PinState是引脚输出电平，是枚举类型GPIO_PinState,.
typedef enum
{
GPIO_PIN_RESET = 0,
GPIO_PIN_SET
}GPIO_PinState;

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例如，要使PF9和PF10输出低电平，使用下面代码：

HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_RESET);

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如果要输出高电平，使用下面代码：
HAL_GPIO_WritePin(GPIOF,GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10,GPIO_PIN_SET);

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HAL_GPIO_ReadPin() 读取引脚输入电平

GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t GPIO_PIN);

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HAL_GPIO_TogglePin() 反转引脚的输出

void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef* GPIOx,uint16_t,GPIO_PIN);

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HAL_GPIO_LockPin() 锁定引脚配置，而不是锁定引脚的输入或输出状态

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3、GPIO使用示例
（1）电路资源
资源：

2个LED灯：由+3.3V电源驱动，当GPIO引脚输出为0时，LED点亮。当GPIO引脚输出为1时，LED熄灭。与LED连接的引脚PF9和PF10要设置为推挽输出。

4个按键：KeyUp键，外端接+3.3V，在按键按下时，输入PA0的是高电平，所以引脚PA0应该被设置为输入下拉。在按键未按下时，输入0；

另外3个按键，连接在PE2/PE3/PE4上，外端接地。按键按下时，输入低电平，所以使用输入上拉。

1个有源蜂鸣器：控制端在PF8，应设置为推挽输出。当PF8输出0时，蜂鸣器响，输出为1时，蜂鸣器不响。

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原理图：

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（2）功能要求
按下KeyLeft键时，使LED1的输出翻转。

按下KeyRight键时，使LED2的输出翻转。

按下KeyUp键时，使LED1和LED2的输出都翻转。

按下KeyDown键时，使蜂鸣器的输出翻转。

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（3）软件配置
SYS组件中，设置Debug接口为Serial Wire。

RCC组件中，设置HSE为Crystal/Ceramic Resonator。

在时钟树上，设置HSE频率8MHz，实际开发板就是8MHz，主锁相环选择HSE作为时钟源，设置HCLK频率168MHz，软件自动配置时钟树。

只看该作者 · 2023-12-27 16:24

根据3.3.2配置GPIO引脚。