工作原理

GPIO简介

GPIO，（General-purpose input/output），是由STM32控制的输入输出引脚，能够与外设进行交互，输出高低电平或者与外部通讯、采集和捕获数据等等。
stm32单片机的引脚被分为很多组，每个组别又有16个引脚，各个单片机型号有着不同的引脚数，笔者的单片机是stm32f103c8t6，只有PA、PB和PC的13、14、15引脚，总的引脚数是48。

IO口的基本结构

最右边的IO引脚就是单片机引出的GPIO引脚，左边接了两个保护二极管，可以防止芯片被外部过高或者过低的输入电压烧坏，当外部电压过高，上端的保护二极管导通，当电压低于VSS，下端的二极管导通。再往左边的电路决定了GPIO的工作模式。

GPIO工作模式

图中从上到下分别是AIN模拟输入，Floating浮空输入，IPD下拉输入，IPU上拉输入，OutOD开漏输出，OutPP推挽输出，AFOD复用开漏输出，AFPP复用推挽输出。

模拟输入一般用于AD输入；浮空输入很少使用，因为极容易受外部干扰而电平跳动，输入常用上拉输入；开漏输出和推挽输出命名是根据内部的PMOS和NMOS管，在该结构中输入高电平时，经过反向后，上方的P-MOS导通，下方的N-MOS关闭，对外输出高电平；

推挽输出：芯片输出低电平，N-MOS导通，P-MOS截止，因此引脚输出低电平。芯片输出高电平，P-MOS导通，N-MOS截止，因此引脚输出高电平。

开漏输出：当芯片输出高电平，此时NMOS管截止，此时引脚输出类似浮空的高阻态，当输出低电平，此时NMOS管导通，电流被强行拉到VSS，因此引脚输出强低电平。

推挽和开漏的区别是：推挽具有强的高低电平驱动能力，而开漏只有强的低电平驱动能力。且一般情况下都是使用推挽输出，除非某些特殊场景必须使用开漏，例如I2C的通信。

GPIO端口的复用和重映射

如图所示，PA6、7等端口具有自身的主功能，又有默认的复用功能，也有重定义的功能。

主功能：本身就是作为GPIO口。

复用功能：既能作为GPIO使用，又具有其他功能，例如PA6，可以作为SPI通信1口的MISO（Master Input Slave Output）、ADC模数转换器的端口、定时器3的1通道。

重定义：可以把指定的别的引脚的功能挪到这个引脚上来使用，需要在程序中调用库函数配置。

GPIO库函数

如图是GPIO库中的函数，常用的有：

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);
//初始化函数
uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
//输入读取函数，指定某一引脚
uint16_t  GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);
//输入读取函数，指定某一组GPIO全部引脚
uint8_t  GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
//输出读取函数，指定某一引脚
uint16_t  GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);
//输出读取函数，指定某一组GPIO全部引脚
void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
//写函数，指定某一引脚将其置1
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
//写函数，指定某一引脚将其置0
void GPIO_StructInit(GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);
//初始化函数，默认初始化一组GPIO

配置GPIO需要用到结构体，设置结构体的值，之后将结构体传参给结构体初始化函数，初始化指定的一组GPIO口。例如：

 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;  //上拉输入GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;        //PB7GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

而在配置GPIO之前，要先开启时钟。

复位和时钟控制RCC是挂载在AHB总线的，课间APB2负责的是GPIOA和GPIOB以及复用IO口AFIO的配置。示例：

 //先初始化时钟，GPIO和AFIORCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//注意参数和函数名都要是APB2

点亮一个LED灯

GPIO配置

 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

首先要开启RCC时钟，由于GPIO口是由APB2管理，这里函数调用要注意。
初始化结构体，选择输出方式是推挽输出，引脚选择GPIOA的0脚，速度选择50MHz，一般50MHz即可，除非对功耗有要求，可另行选择。
最后调用初始化函数，把刚刚创建的局部结构体的地址传过去，GPIO_Init函数再取结构体的成员参数来操作相应的GPIO寄存器，传址是为了减少拷贝，提高效率。

设置引脚电平

这里采用上文提到的函数就可以设置引脚的电平

void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
//写函数，指定某一引脚将其置1
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
//写函数，指定某一引脚将其置0

GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
Delay_ms(500);
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);
Delay_ms(500);

将函数放在while循环里就可以实现LED灯的闪烁，引脚置1或置0点亮LED取决于LED的连接方式

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