摘自：STM32F103五分钟入门系列（二）GPIO的七大寄存器+GPIOx_LCKR作用和配置
作者：自信且爱笑‘
发布时间： 2021-05-01 12:08:32
网址：https://blog.csdn.net/Curnane0_0/article/details/116276876?spm=1001.2014.3001.5501

学习板：STM32F103ZET6

GPIO的七大寄存器+GPIOx_LCKR作用和配置+编程小总结

  • 一、GPIO的寄存器
    • 1、端口配置低寄存器(GPIOx_CRL) (x=A..E)
      • 1、详述
      • 2、举例
    • 2、端口配置高寄存器(GPIOx_CRH) (x=A..E)
    • 3、端口输入数据寄存器（GPIOx_IDR）（x=A...E）
      • 1、详述
      • 2、举例
    • 4、端口输出数据寄存器（GPIOx_ODR）（x=A...E）
      • 1、详述
      • 2、举例
    • 5、端口位设置/清除寄存器（GPIOx_BSRR）(x=A...E)
      • 1、详述
      • 2、举例1
      • 3、举例2
    • 6、端口位清除寄存器（GPIOx_BRR）(x=A...E)
      • 1、详述
      • 2、举例
    • 7、端口配置锁定寄存器(GPIOx_LCKR) (x=A..E)
      • 1、详述
      • 2、举例
  • 二、总结
    • 1、几种IO口输出类型（以PB5和PB10为例）
      • 1、使用GPIOB_ODR寄存器
      • 2、使用GPIOB_BSRR寄存器
      • 3、使用GPIOB_BRR寄存器
      • 4、小总结（比较重要）

一、GPIO的寄存器

参考文件：《STM32中文参考手册》

每个GPIO端口有两个32位配置寄存器(GPIOx_CRL， GPIOx_CRH)，两个32位数据寄存器
(GPIOx_IDR和GPIOx_ODR)，一个32位置位/复位寄存器(GPIOx_BSRR)，一个16位复位寄存
器(GPIOx_BRR)和一个32位锁定寄存器(GPIOx_LCKR)

1、端口配置低寄存器(GPIOx_CRL) (x=A…E)

1、详述

该寄存器是用来配置低位寄存器（PX0~PX7），为32位寄存器。对于GPIOX，从PX0 ~PX7共8 个IO口，32位寄存器的每四位配置一个IO口。用来配置GPIO的输入输出模式和输出时的speed。

对于每个IO口配置的四位，由两位的MODE和两位的CNF，其中MODE配置Speed，CNF配置是哪种输出模式


所以配置GPIO的步骤：
①判断是低8位IO还是高8位IO
②判断该IO对应的CNF和MODE值为多少
③编写配置函数：

GPIOA(B、C、D、E)——>CRL(或CRH)=0x....
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2、举例

以按键为例

由原理图可知，KEY_UP按下后，PA0变为高电平，没有按下时，PA0处于悬空状态；KEY0、KEY1、KEY2按下后PE4、PE3、PE2分别变为低电平，未按下时，对应IO口处于悬空状态。所以按键的GPIO配置的模式可以是浮空输入。不过KEY_UP按下后为了更好的检测到高电平，可以采用上拉输入；KEY0、KEY1、KEY2按下后为了更好的检测到低电平，可以采用下拉输入。

KEY_UP的GPIO配置：
①PA0为低位，采用GPIOA_CRL
②上拉输入，所以CNF为10表示上拉/下拉输入，MODE为00，表示输入模式

代码：

     GPIOA->CRL&=0xfffffff0;GPIOA->CRL|=0x00000008;
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第一行代码是为了让第0、1、2、3这四位置0，其它位不变；第二行代码是为了让第0、1、2、3这4位变为1000，其它位不变。

KEY0的GPIO配置：
①PE4为低4位，所以使用GPIOE_CRL寄存器
②采用下拉输入，所以CNF为10，输入模式，MODE为00

代码：

     GPIOE->CRL&=0xfff0ffff;GPIOE->CRL|=0x00080000;
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第一行代码是为了将第16、17、18、19位置0，其它位保持不变；第二行代码是为了将第16、17、18、19位置1000，其它位保持不变。

2、端口配置高寄存器(GPIOx_CRH) (x=A…E)

与端口配置低寄存器（GPIOx_CRL）（x=A…E）类似，唯一不同的是对应PX8~PX15 IO口。

3、端口输入数据寄存器（GPIOx_IDR）（x=A…E）

1、详述

该寄存器为32位寄存器， 其中高16位保持不变，低16位依次对应PX0~PX15，该寄存器只能以16位的形式读出

那怎么获取某一位的值呢？可以用与运算，如想要知道第6位是不是输入了高电平，即检测第6位是否为1，只需与1111111110111111与运算，即与0xffbf进行与运算
代码：

uint16_t x;//定义一个16位的数
x=GPIOE->IDR&0xffbf;
if(x==0xffff)//高电平
....
if(x==0xffbf)//低电平
....
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或者：

if((GPIOE->IDR&0xffbf)==GPIOE->IDR)//低电平
....
if((GPIOE->IDR&0xffbf)!=GPIOE->IDR)//高电平
....
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总之，端口输入数据寄存器(GPIOx_IDR) 就是来判读各位的IO口是什么状态。

2、举例

例：按下开关KEY0后LED1亮，取消按下后LED1灭

为了方便代码粘贴，全部程序在主函数中编写
代码：

#include "sys.h"
#include"stm32f10x.h"int main(void){  uint16_t x;//定义一个16位的数//KEY0 PE4  CFN+MODE 1000//LED0 PE5  CFN+MODE 0011RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE , ENABLE);//时钟使能// RCC->APB2ENR|=0x0040;GPIOE->CRL&=0xff00ffff;GPIOE->CRL|=0x00380000;//PE5与PE4一起配置while(1){x=GPIOE->IDR&0x0010;if(x==0)//KEY0按下{GPIOE->ODR&=0xffdf;//PE5置0，点亮LED0}GPIOE->ODR|=0xFFFF;//恢复PE都为高电平}}
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解释一下例子：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE , ENABLE);//时钟使能
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上述代码是配置时钟，GPIO时钟配置都用RCC_APB2PeriphClockCmd（）


 GPIOE->CRL&=0xff00ffff;GPIOE->CRL|=0x00380000;//PE5与PE4一起配置
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上面代码是配置PE5（LED0）和PE4(KEY0)

PE4是KEY0，按下后PE4引脚变为低电平，未按下时PE4引脚为悬空，采用下拉输入，所以CFN+MODE为1000；PE5为LED0，低电平时点亮，高电平时熄灭，所以采用推挽输出，速度为50M，CFN+MODE为0011，两者都为低位IO，采用GPIOE_CRL寄存器配置。


第一行代码先将16~23位置0，其它位不变，第二行代码将16 ~23位置00111000，其它位不变，完成PE4和PE5的配置。

 x=GPIOE->IDR&0x0010;
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上述代码是为了检测KEY0是否按下，如果按下，则GPIOE_IDR的第4位变为0，此时与0x0010与运算后，值为0

检测到按下后，执行：

 GPIOE->ODR&=0xffdf;//PE5置0，点亮LED0
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上述代码的寄存器是接下来要总结的寄存器，就是将IO的某位软件置0或1输出，而GPIOx_IDR是外界原因置0或1来输入到芯片。
现在要点亮LED0，则GPIOE的第5位变为0，所以和0xffdf进行与运算就行了


需要注意的是，进行与运算和或运算时，改变的只能是相关的IO引脚，其它无关的IO引脚的电平值一定要保持不变

GPIOE->ODR|=0xFFFF;//恢复PE都为高电平
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上述代码是为了将GPIOE全部引脚恢复原状，因为死循环中执行一次后，PE4和PE5都变为低电平，若不恢复原状，LED的引脚PE5一直处于低电平状态，灯会常亮，不再受KEY控制。

其实恢复PE5为高电平就行了，这行代码可改为：

 GPIOE->ODR&=0xfef;
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或者利用移位运算：

GPIOE->ODR=1<<5;
//GPIOE->ODR|=1<<5;//都可以
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4、端口输出数据寄存器（GPIOx_ODR）（x=A…E）

1、详述

该寄存器与GPIOx_IDR类似，高16位也是保留位，就当做啥也没有，进行与运算和或运算时，只需和16位的数进行运算就行，从某种意义上讲，该寄存器与前面的GPIOx_IOR就是16位寄存器。

只要设置了某IO口的为输出模式（GPIOx_CRL、GPIOx_CRL）就可以利用该寄存器对该位进行置0或1。

前面第三部分的例子中也用到了该寄存器，现再举例说明

2、举例

例：控制蜂鸣器发声

打开原理图，找到蜂鸣器和芯片的连接图


由原理图可得：
①芯片PB8接蜂鸣器，所以配置GPIO时用到端口配置高位寄存器（GPIOB_CRH）
②当引脚输出高电平时，三极管基极电流变大，集电极电流也变大，蜂鸣器发声。

代码：（为了代码说明方便，将代码都写入到主函数）

#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"int main(void){ uint16_t x;//定义一个16位的数//BEEP PB8 CFN+MODE 0011RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);//时钟使能// RCC->APB2ENR|=0x0008;GPIOB->CRH&=0xfffffff0;GPIOB->CRH|=0x00000003;//配置PB8while(1){GPIOB->ODR|=0x0100;}}
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解释一下：

 GPIOB->CRH&=0xfffffff0;GPIOB->CRH|=0x00000003;//配置PB8
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上述代码是配置GPIOB的第8引脚，用的端口配置高位寄存器，为通用推挽输出，速度为50M，所以CNF+MODE为0011


先将0~3位通过与运算置0，再通过或运算置0011。

 GPIOB->ODR|=0x0100;
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上述代码是使PB8输出高电平

当然可以将蜂鸣器关闭，只需：（还可以用GPIOB_BSRR寄存器、GPIOB_BRR寄存器）

     GPIOB->ODR&=0xfeff;
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或者：

GPIOB->ODR&=0xfffe<<8;
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移位运算在ODR中不推荐使用，虽然操作简单，但是移位运算是将16或32位的数整体左移，高位会溢出，低位会补零，若GPIOx只有一个IO被用到，可以采用移位方法，但是多个IO被使用，整体左移后会对其它IO状态产生影响。

正因为移位运算在IO口复杂情况下会对IO口造成紊乱，所以引入BSRR和BRR寄存器，可以在这两个寄存器中去移位来操作ODR寄存器，从而操作对应IO。这俩个寄存器中移位时，补0和溢出0都不会对ODR相应位产生影响，从而避免紊乱！

5、端口位设置/清除寄存器（GPIOx_BSRR）(x=A…E)

1、详述

该寄存器是对GPIOx_ODR寄存器的操作，我们之前举例时，都是用GPIOx_ODR去和一个16位数进行与运算和或运算，在进行运算时，需要求这个16位数，比较麻烦。不过可以移位法，将第一位置1，然后左移一定的位数（<<）。GPIOx_BSRR可以直接对GPIOx_ODR寄存器的某位进行设置。唯一不同的用GPIOx_BSRR操作GPIOx_ODR寄存器时，不用考虑GPIOx_ODR寄存器的不相关位。

GPIOx_BSRR也是32位寄存器，其中低16位是对GPIOx_ODR寄存器16个IO位置1，高16位是对GPIOx_ODR寄存器16个IO位置0
注意的是，如果GPIOx_BSRR的高16位和低16位都对某一IO口进行了配置，则以GPIOx_BSRR寄存器的低16位的配置为优先级。（后面例子中会说明）

2、举例1

1、以（3、GPIOxIDR寄存器的例子说明）：按下开关KEY0后LED1亮，取消按下后LED1灭
因为GPIOx_BSRR寄存器高16位进行了清零操作，低16位进行了置1操作，所以不应该把它和一个32位的数进行与运算和或运算，如：

#include "sys.h"
#include"stm32f10x.h"int main(void){  uint16_t x;//定义一个16位的数//KEY0 PE4  CFN+MODE 1000//LED0 PE5  CFN+MODE 0011RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE , ENABLE);//时钟使能// RCC->APB2ENR|=0x0040;GPIOE->CRL&=0xff00ffff;GPIOE->CRL|=0x00380000;//PE5与PE4一起配置while(1){x=GPIOE->IDR&0x0010;if(x==0)//KEY0按下{//GPIOE->ODR&=0xffdf;//PE5置0，点亮LED0GPIOE->BSRR|=0x00200000;}// GPIOE->ODR|=0xFFFF;//恢复PE都为高电平GPIOE->BSRR|=0x00000030;//设置PE5（00000020）与设置PE4（00000010）合并（7、6、5、4位：0011）}}
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上面程序的代码：

     GPIOE->BSRR|=0x00200000;GPIOE->BSRR|=0x00000030;
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是对GPIOE_BSRR和32位数进行位或运算，所以在设置低位BS4、BS5时，高位BR4、BR5也同时进行了设置，但是以低位设置为优先级
好好理解下图标注的地方！！！英文原话：Note: If both BSx and BRx are set, BSx has priority


还可以用位移方法：

完整准确代码：

#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"int main(void){ uint16_t x;//定义一个16位的数//KEY0 PE4  CFN+MODE 1000//LED0 PE5  CFN+MODE 0011RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE , ENABLE);//时钟使能 // RCC->APB2ENR|=0x0040;GPIOE->CRL&=0xff00ffff;GPIOE->CRL|=0x00380000;//PE5与PE4一起配置while(1){x=GPIOE->IDR&0x0010;if(x==0)//KEY0按下{//GPIOE->ODR&=0xffdf;//PE5置0，点亮LED0GPIOE->BSRR=1<<21;//亮灯}//GPIOE->ODR|=0xFFFF;//恢复PE都为高电平GPIOE->BSRR|=1<<5;//灭灯GPIOE->BSRR|=1<<4;//按键恢复悬空（没办法，只能设置为高电平）/*也可以如下：（去掉或）*///GPIOE->BSRR=1<<5;// GPIOE->BSRR=1<<4;}}
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还可以搭配GPIOx_BRR寄存器实现，第6部分总结。

3、举例2

再把上面的控制蜂鸣器发声的程序用GPIOB_BSRR寄存器写一下：
代码：

#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"int main(void){ //BEEP PB8 CFN+MODE 0011//RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);//时钟使能RCC->APB2ENR|=0x0008;GPIOB->CRH&=0xfffffff0;GPIOB->CRH|=0x00000003;//配置PB8while(1){GPIOB->BSRR=1<<8;//或者:GPIOB->BSRR|=1<<8;//或者:GPIOB->BSRR|=0x00000100;}}
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6、端口位清除寄存器（GPIOx_BRR）(x=A…E)

1、详述

GPIOx_BRR寄存器也是32位寄存器，但是高16位被保留，所以可以把它当做是16位寄存器。它的作用是将对应的0~15 IO口清零。即当对应位为1时，对应IO口置0，当对应位为0时，对应IO口保持原来的状态。

编程时，只需：GPIO（A~E）=1<<m，即可将PXm置0。

2、举例

点亮LED

#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"int main(void){ //LED0 PB5     推挽50M 0011//LED1  PE5        推挽50M 0011//RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);//时钟使能GPIOA和GPIOERCC->APB2ENR|=0x0048;//RCC->APB2ENR=1<<3 ;//使能GPIOB//RCC->APB2ENR=1<<6 ;//使能GPIOEGPIOB->CRL&=0xff0fffff;GPIOB->CRL|=0x00300000;//配置PB5GPIOE->CRL&=0xff0fffff;GPIOE->CRL|=0x00300000;//配置PE5while(1){GPIOB->BRR=1<<5;//其实本来初始状态就是亮的，没必要再次点亮，，只是为了说明这个寄存器GPIOE->BRR=1<<5;}}
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上述程序中，死循环中的两行代码就是通过GPIOB_BRR和GPIOE_BRR分别操作GPIOB_ODR和GPIOE_ODR来分别控制PB5和PE5输出低电平。

7、端口配置锁定寄存器(GPIOx_LCKR) (x=A…E)

1、详述

端口配置锁定寄存器是为了锁住GPIO的配置，在下次系统复位前不让其工作（只要下次复位不执行该寄存器，就不会被锁了）。
注意：锁住的是端口配置寄存器CRL或CRH

之前总结过端口配置寄存器GPIOx_CRL和GPIOx_CRH,对于每个IO，在寄存器中对应4位，即控制输入输出模式的2位CFN，控制speed的2位MODE。当端口寄存器锁住某IO口后，对应的CRL或CRH中对应的4位就被锁住，此时不能配置该位的输入、输出模式，以及不能配置speed，此时该IO口就不能使用。

具体叙述一下：

首先第16位，即高16位的第1位为LCKK，要开启锁IO模式，必须先“开锁”，开锁密码：写1——>写0——>写1——>读0——>读1。最后的读1可省略，但其它“密码”顺序、内容都不能错。

开锁程序：（GPIOB为例）

花了好长时间才调试成功（狗头）

 uint32_t t;GPIOB->LCKR|=0x00010000;//LCKK写入1GPIOB->LCKR&=0x0000ffff;//LCKK写入0GPIOB->LCKR|=0x00010000;//LCKK写入1t=GPIOB->LCKR;//LCKK读0t=GPIOB->LCKR;//LCKK读出1
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然后就是给某IO口上锁了，需要注意的是，只有第16位——>LCKK为0时，GPIOx_LCKR寄存器才可以被写入，某位写入1，则对应的IO口被锁住。

以PB5为例：

  //开启锁定寄存器模式GPIOB->LCKR&=0x0000ffff;//LCKK写入0GPIOB->LCKR=1<<5;//锁定PB5
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2、举例

例：同时配置LED0和LED1，但是LED0被GPIOB_LCKR寄存器锁住，观察两个LED能否都被点亮。

直接代码：

#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"int main(void){ uint32_t t;delay_init();//LED0 PB5  //LED1  PE5//RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);//时钟使能GPIOA和GPIOERCC->APB2ENR|=0x0048;//RCC->APB2ENR=1<<3 ;//使能GPIOB//RCC->APB2ENR=1<<6 ;//使能GPIOE/* 开锁*/GPIOB->LCKR|=0x00010000;//LCKK写入1GPIOB->LCKR&=0x0000ffff;//LCKK写入0GPIOB->LCKR|=0x00010000;//LCKK写入1t=GPIOB->LCKR;//LCKK读0t=GPIOB->LCKR;//GPIOB_LCKR读出1//开启锁定寄存器模式GPIOB->LCKR&=0x0000ffff;//LCKK写入0GPIOB->LCKR=1<<5;//锁定PB5GPIOB->CRL&=0xff0fffff;GPIOB->CRL|=0x00300000;//配置PB5GPIOE->CRL&=0xff0fffff;GPIOE->CRL|=0x00300000;//配置PE5GPIOB->BSRR=1<<5;//熄灭LED0delay_ms(10);while(1){GPIOB->BRR=1<<5;//点亮LED0GPIOE->BRR=1<<5;}}
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调试：
下载程序后，LED0一直熄灭，LED2一直亮。
分析：
程序开始时对GPIOB和GPIOE进行了时钟配置，接下来就是“开锁”，然后就是对PB5“上锁”，这些上面都总结了。

接下来配置PE5和PB5，然后把LED0熄灭（程序开始都清零，LED默认处于点亮状态），若LED0（PB5）的配置没有被锁住，则在死循环中LED0应该被点亮，调试时LED0应该常亮。

“开锁”时一定要注意：第0~15位的值不能被改变，所以写入0和1的时候要进行与运算和或运算。

二、总结

1、几种IO口输出类型（以PB5和PB10为例）

1、使用GPIOB_ODR寄存器

置1：

GPIOB->ODR|=0x0420;//PB10和PB5都输出高电平
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     GPIOB->ODR=1<<5;//只操作PB5置1//GPIOB->ODR|=1<<5;//注意同时设置PB5和PB10时不用移位
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     GPIOB->ODR=1<<10;//只操作PB10置1//GPIOB->ODR|=1<<510;//注意同时设置PB5和PB10时不用移位
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置0：

GPIOB->ODR&=0xfbdf;//同时将PB5和PB10置0
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 GPIOB->ODR=0<<5;//只对PB5置0// GPIOB->ODR&=0xfffe<<5;
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GPIOB->ODR&=0xff2f;//只对PB5置0
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GPIOB->ODR&=0xf4ff;//只对PB10置0
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 GPIOB->ODR=0<<10;//只对PB10置0
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GPIOB->ODR&=0xfffe<<10;//只对PB10置0
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注意：GPIOB只有一个引脚使用时，才能通过移位运算操作ODR寄存器

2、使用GPIOB_BSRR寄存器

置1：

GPIOB->BSRR|=0x00000420;//同时设置PB5和PB10为1
//GPIOB->BSRR=0x00000420;
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注意：此时低位设置覆盖了高位设置

 GPIOB->BSRR|=1<<5;//单独设置PB5为高电平//GPIOB->BSRR=1<<5;
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 GPIOB->BSRR|=1<<10;//单独设置PB10为高电平//GPIOB->BSRR=1<<10;
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     /*同时设置PB5和PB10为高电平*/GPIOB->BSRR=1<<5;GPIOB->BSRR&=0;//清零GPIOB->BSRR=1<<10;
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注意：上面代码必须清零，否则第三行代码移位时，会把原来第5位的1左移到第15位，对PB15也产生了影响！

置0：

不能和32位数进行与运算、或运算，否则低位设置会覆盖高位，导致要不PB5、PB10置1、要不保持原来的状态不变！

同时设置PB5和PB10

         /*注意，一定要清零*/GPIOB->BSRR|=1<<21;//设置PB5GPIOB->BSRR&=0;//清零GPIOB->BSRR|=1<<26;//设置PB10
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只设置一个IO的话，就把上述代码第一行、第三行单独拿出来就行了

3、使用GPIOB_BRR寄存器

该寄存器只能置0

 GPIOB->BRR|=0x0420;//同时设置PB5、PB10为0//GPIOB->BRR=0x0420;
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该寄存器是32位寄存器，但是高16位保留，所以可以当做16位寄存器来使用，和16位数与、或运算就行了。不过并不是所有单片机都可以这样，应该是这款单片机与、或运算时，是低位对齐，高位没对齐就补0。并不是所有单片机都这样，所以最好写成32位的形式。

 /*同时操作PB5、PB10 为0*//*注意：一定要清零*/GPIOB->BRR|=1<<5;//操作PB5为0GPIOB->BRR&=0;//清0GPIOB->BRR|=1<<10;//操作PB10为0
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4、小总结（比较重要）

使用寄存器与、或运算比较麻烦，因为要算16、32位的那个数。采用移位法可以操作ODR来输出高低电平，但是如果IO占用复杂，移位法就会造成IO口紊乱，GPIOx只有一个IO口是，才可以用移位法控制ODR寄存器。

所以使用BSRR寄存器和BRR寄存器去解决移位时IO口紊乱的问题。但是BSRR寄存器高位和低位同时配置时，低位会覆盖高位的设置，所以推荐使用以下方法：

如果要控制IO输出高低电平、采用BSRR和BRR寄存器来设置ODR寄存器，进而控制对应IO口。置1时，采用BSRR进行低位操作；置0时，采用BRR寄存器。

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