GD32F103学习笔记（4）——GPIO接口使用
2024-05-26 03:38:46
一、简介
最多可支持112个通用I/O引脚(GPIO)，分别为PA0 ~ PA15，PB0 ~ PB15，PC0 ~ PC15，PD0 ~ PD15，PE0 ~ PE15，PF0 ~ PF15和PG0 ~ PG15，各片上设备用其来实现逻辑输入/输出功能。每个GPIO端口有相关的控制和配置寄存器以满足特定应用的需求。外设GPIO引脚上的外部中断在中断/事件控制器（EXTI）中有相关的控制和配置寄存器。GPIO端口和其他的备用功能(AFs)共用引脚，在特定的封装下获得最大的灵活性。GPIO引脚通过配置相关的寄存器可以用作备用功能引脚，备用功能输入/输出都可。每个GPIO引脚可以由软件配置为输出(推挽或开漏)、输入、外设的备用功能或者模拟模式。每个GPIO引脚都可以配置为上拉、下拉或无上拉/下拉。 除模拟模式外，所有的GPIO引脚都具备大电流驱动能力。
二、API说明
2.1 外设寄存器说明
GPIO寄存器列表如下表所示：
| 寄存器名称 | 寄存器描述 |
|---|---|
| GPIOx_CTL0 | 端口控制寄存器0 |
| GPIOx_CTL1 | 端口控制寄存器1 |
| GPIOx_ISTAT | 端口输入状态寄存器 |
| GPIOx_OCTL | 端口输出状态寄存器 |
| GPIOx_BOP | 端口位操作寄存器 |
| GPIOx_BC | 位清除寄存器 |
| GPIOx_LOCK | 端口配置锁定寄存器 |
| AFIO_EC | 事件控制寄存器 |
| AFIO_PCF0 | AFIO端口配置寄存器0 |
| AFIO_EXTISS0 | EXTI源选择寄存器0 |
| AFIO_EXTISS1 | EXTI源选择寄存器1 |
| AFIO_EXTISS2 | EXTI源选择寄存器2 |
| AFIO_EXTISS3 | EXTI源选择寄存器3 |
| AFIO_PCF1 | AFIO端口配置寄存器1 |
2.2 外设库函数说明
以下 GPIO 接口位于 GD32F10x_Firmware_Library_V2.2.2\Firmware\GD32F10x_standard_peripheral\Include\gd32f10x_gpio.h。
2.2.1 gpio_init
| 功能 | GPIO参数初始化。注意：首先要保证使用的GPIO的时钟开启 |
|---|---|
| 函数定义 | void gpio_init(uint32_t gpio_periph,uint32_t mode,uint32_t speed,uint32_t pin) |
| 参数 |
gpio_periph：GPIO端口x(x = A,B,C,D,E,F,G) mode：GPIO引脚模式 speed：GPIO输出最大速度最大 pin：GPIO引脚x(x=0…15) |
| 返回 | 无 |
mode： IO模式，在GD32标准固件库中，共有四种输入模式，四种输出模式，详细列表如下：
| 值 | 含义 | 官方解释 |
|---|---|---|
| GPIO_MODE_AIN | 模拟输入 | analog input mode |
| GPIO_MODE_IN_FLOATING | 浮空输入 | floating input mode |
| GPIO_MODE_IPD | 下拉输入 | pull-down input mode |
| GPIO_MODE_IPU | 上拉输入 | pull-up input mode |
| GPIO_MODE_OUT_OD | 开漏输出 | GPIO output with open-drain |
| GPIO_MODE_OUT_PP | 推挽输出 | GPIO output with push-pull |
| GPIO_MODE_OUT_OD | 复用开漏输出 | AFIO output with open-drain |
| GPIO_MODE_OUT_PP | 复用推挽输出 | AFIO output with push-pull |
speed： IO输出速度最大值，详细列表如下：
| 值 | 含义 | 官方解释 |
|---|---|---|
| GPIO_OSPEED_10MHZ | 输出速度最大为10MHz | output max speed 10MHz |
| GPIO_OSPEED_2MHZ | 输出速度最大为2MHz | output max speed 2MHz |
| GPIO_OSPEED_50MHZ | 输出速度最大为50MHz | output max speed 50MHz |
2.2.2 gpio_bit_set
| 功能 | 将一个GPIO引脚拉高 |
|---|---|
| 函数定义 | void gpio_bit_set(uint32_t gpio_periph, uint32_t pin) |
| 参数 |
gpio_periph：GPIO端口x(x = A,B,C,D,E,F,G) pin：GPIO引脚x(x=0…15) |
| 返回 | 无 |
2.2.3 gpio_bit_reset
| 功能 | 将一个GPIO引脚拉低 |
|---|---|
| 函数定义 | void gpio_bit_reset(uint32_t gpio_periph, uint32_t pin) |
| 参数 |
gpio_periph：GPIO端口x(x = A,B,C,D,E,F,G) pin：GPIO引脚x(x=0…15) |
| 返回 | 无 |
2.2.4 gpio_bit_write
| 功能 | 将特定值写入引脚 |
|---|---|
| 函数定义 | void gpio_bit_write(uint32_t gpio_periph, uint32_t pin, bit_status bit_value) |
| 参数 |
gpio_periph：GPIO端口x(x = A,B,C,D,E,F,G) pin：GPIO引脚x(x=0…15) bit_value：SET设置或RESET清除 |
| 返回 | 无 |
2.2.5 gpio_input_bit_get
| 功能 | 获取引脚的输入值 |
|---|---|
| 函数定义 | FlagStatus gpio_input_bit_get(uint32_t gpio_periph,uint32_t pin) |
| 参数 |
gpio_periph：GPIO端口x(x = A,B,C,D,E,F,G) pin：GPIO引脚x(x=0…15) |
| 返回 | SET高电平或RESET低电平 |
2.2.6 gpio_pin_remap_config
| 功能 | 配置GPIO引脚重映射 |
|---|---|
| 函数定义 | void gpio_pin_remap_config(uint32_t remap, ControlStatus newvalue) |
| 参数 |
remap：选择重映射 newvalue：是否使能，ENABLE使能或DISABLE除能 |
| 返回 | 无 |
remap： 重映射，详细列表如下：
| 值 | 含义 |
|---|---|
| GPIO_SPI0_REMAP | SPI0重映射 |
| GPIO_I2C0_REMAP | I2C0重映射 |
| GPIO_USART0_REMAP | USART0重映射 |
| GPIO_USART1_REMAP | USART1重映射 |
| GPIO_USART2_PARTIAL_REMAP | USART2部分重映射 |
| GPIO_USART2_FULL_REMAP | USART2全部重映射 |
| GPIO_TIMER0_PARTIAL_REMAP | TIMER0部分重映射 |
| GPIO_TIMER0_FULL_REMAP | TIMER0全部重映射 |
| GPIO_TIMER1_PARTIAL_REMAP0 | TIMER1部分重映射 |
| GPIO_TIMER1_PARTIAL_REMAP1 | TIMER1部分重映射 |
| GPIO_TIMER1_FULL_REMAP | TIMER1全部重映射 |
| GPIO_TIMER2_PARTIAL_REMAP | TIMER2部分重映射 |
| GPIO_TIMER2_FULL_REMAP | TIMER2全部重映射 |
| GPIO_TIMER3_REMAP | TIMER3重映射 |
| GPIO_PD01_REMAP | PD01重映射 |
| GPIO_CAN_PARTIAL_REMAP | CAN部分重映射（仅适用于GD32F10X_MD，GD32F10X_HD和GD32F10X_XD） |
| GPIO_CAN_FULL_REMAP | CAN全部重映射（仅适用于GD32F10X_MD，GD32F10X_HD和GD32F10X_XD） |
| GPIO_SPI2_REMAP | SPI2重映射（仅适用于GD32F10X_CL） |
| GPIO_TIMER4CH3_IREMAP | TIMER4 channel3内部重映射（仅适用于GD32F10X_CL和GD32F10X_HD） |
| GPIO_ADC0_ETRGINS_REMAP | ADC0外部触发注入转换重映射（仅适用于GD32F10X_MD，GD32F10X_HD和GD32F10X_XD） |
| GPIO_ADC0_ETRGREG_REMAP | ADC0外部触发规则转换重映射（仅适用于GD32F10X_MD，GD32F10X_HD和GD32F10X_XD） |
| GPIO_ADC1_ETRGINS_REMAP | ADC1外部触发注入转换重映射（仅适用于GD32F10X_MD，GD32F10X_HD和GD32F10X_XD） |
| GPIO_ADC1_ETRGREG_REMAP | ADC1外部触发规则转换重映射（仅适用于GD32F10X_MD，GD32F10X_HD和GD32F10X_XD） |
| GPIO_SWJ_NONJTRST_REMAP | 全部的SWJ(JTAG-DP + SW-DP)，但是不包括NJTRST |
| GPIO_SWJ_SWDPENABLE_REMAP | JTAG-DP除能，SW-DP使能 |
| GPIO_SWJ_DISABLE_REMAP | JTAG-DP除能，SW-DP除能 |
| GPIO_CAN0_PARTIAL_REMAP | CAN0部分重映射（仅适用于GD32F10X_CL） |
| GPIO_CAN0_FULL_REMAP | CAN0全部重映射（仅适用于GD32F10X_CL） |
| GPIO_ENET_REMAP | ENET重映射（仅适用于GD32F10X_CL） |
| GPIO_CAN1_REMAP | CAN0重映射（仅适用于GD32F10X_CL） |
| GPIO_TIMER1ITI1_REMAP | TIMER1内部触发1重映射（仅适用于GD32F10X_CL） |
| GPIO_PTP_PPS_REMAP | 以太网PTP PPS重映射（仅适用于GD32F10X_CL） |
| GPIO_TIMER8_REMAP | TIMER8重映射 |
| GPIO_TIMER9_REMAP | TIMER9重映射 |
| GPIO_TIMER10_REMAP | TIMER10重映射 |
| GPIO_TIMER12_REMAP | TIMER12重映射 |
| GPIO_TIMER13_REMAP | TIMER13重映射 |
| GPIO_EXMC_NADV_REMAP | EXMC_NADV 连接/断开 |
三、GPIO输出
3.1 引脚确定
我使用的是 光子MINI-GD32F103RCT6 开发板
有个 IO 口为 PB4 的 LED 灯
在复位期间或复位之后，备用功能并未激活，所有GPIO端口都被配置成输入浮空模式，这种输入模式禁用上拉(PU)/下拉(PD)电阻。但是复位后，串行线调试端口（JTAG/Serial-Wired Debug pins）为输入PU/PD模式：
PA15：JTDI为上拉模式；
PA14：JTCK / SWCLK为下拉模式；
PA13：JTMS / SWDIO为上拉模式；
PB4：NJTRST为上拉模式；
PB3：JTDO为浮空模式。
所以PB4要当GPIO需要重映射
//管脚复用时钟使能
rcu_periph_clock_enable(RCU_AF);
//PB4管脚默认是NJTRST，要当GPIO，需要重映射
gpio_pin_remap_config(GPIO_SWJ_NONJTRST_REMAP, ENABLE)
3.2 编程要点
- 使能 GPIO 端口时钟
- 初始化 GPIO 目标引脚为推挽输出
- 控制 GPIO 引脚输出高、低电平
3.3 外设寄存器方法
//GPIOB时钟使能
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);
//配置GPIO端口
gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_4);//引脚输出低电平
GPIO_BC(GPIOB) = GPIO_PIN_4;
//引脚输出高电平
GPIO_BOP(GPIOB) = GPIO_PIN_4;
3.4 外设库函数方法
//GPIOB时钟使能
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);
//PB4配置成输出
gpio_init(GPIOB, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_4);//引脚输出低电平
gpio_bit_reset(GPIOB, GPIO_PIN_4);
//引脚输出高电平
gpio_bit_set(GPIOB, GPIO_PIN_4);
//引脚输出低电平
gpio_bit_write(GPIOB, GPIO_PIN_4, RESET);
//引脚输出高电平
gpio_bit_write(GPIOB, GPIO_PIN_4, SET);
四、GPIO输入
4.1 引脚确定
我使用的是 光子MINI-GD32F103RCT6 开发板
有个 IO 口为 PA1 的按键
4.2 编程要点
- 使能 GPIO 端口时钟
- 初始化 GPIO 目标引脚为输入模式（由于硬件电路没有外部上拉电阻，这里使用内部上拉输入）
- 检测按键的状态
4.3 外设库函数方法
//GPIOA时钟使能
rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);
//PA1配置成上拉输入
gpio_init(GPIOA, GPIO_MODE_IPU, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_1);//读取引脚电平
gpio_input_bit_get(GPIOA, GPIO_PIN_1);
五、轮询读取按下按键，LED灯闪烁
5.1 board_gpio.c
/********************************************************************** INCLUDES*/
#include "gd32f10x.h"#include "board_gpio.h"/********************************************************************** PUBLIC FUNCTIONS*/
/*=========================================================================*/
/* 输入 */
/*=========================================================================*/
/**@brief 按键驱动初始化@param 无@return 无
*/
void Key_GPIO_Init(void)
{// GPIO时钟使能rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOA);// 配置为内部上拉输入模式gpio_init(KEY1_GPIO_PORT, GPIO_MODE_IPU, GPIO_OSPEED_50MHZ, KEY1_GPIO_PIN);
}/**@brief 获取按键状态@param keyNum -[in] 按键编号@return 1 - 按下；0 - 松开
*/
uint8_t Key_GPIO_Read(uint8_t keyNum)
{uint8_t value = 0;if(KEY1 == keyNum){value = gpio_input_bit_get(KEY1_GPIO_PORT, KEY1_GPIO_PIN);}
// else if(KEY2 == keyNum)
// {// value = gpio_input_bit_get(KEY2_GPIO_PORT, KEY2_GPIO_PIN);
// }return value;
}/*=========================================================================*/
/* 输出 */
/*=========================================================================*/
/**@brief LED灯驱动初始化@param 无@return 无
*/
void LED_GPIO_Init(void)
{// PB4管脚默认是NJTRST，要当GPIO，需要重映射rcu_periph_clock_enable(RCU_AF); // 管脚复用时钟使能gpio_pin_remap_config(GPIO_SWJ_NONJTRST_REMAP, ENABLE);// GPIO时钟使能rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOB);// 配置为推挽输出模式gpio_init(LED1_GPIO_PORT, GPIO_MODE_OUT_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, LED1_GPIO_PIN);LED_GPIO_Write(LED1, LED_OFF);
}/**@brief 配置LED灯工作模式@param ledNum -[in] LED灯编号@param ledMode -[in] 工作模式@return 无
*/
void LED_GPIO_Write(uint8_t ledNum, uint8_t ledMode)
{if(LED1 == ledNum){gpio_bit_write(LED1_GPIO_PORT, LED1_GPIO_PIN, ledMode);}
// else if(LED2 == ledNum)
// {// gpio_bit_write(LED2_GPIO_PORT, LED2_GPIO_PIN, ledMode);
// }
}/**@brief 获取LED灯工作模式@param ledNum -[in] LED灯编号@return 工作模式
*/
uint8_t LED_GPIO_Read(uint8_t ledNum)
{uint8_t ledMode = 0;if(LED1 == ledNum){ledMode = gpio_output_bit_get(LED1_GPIO_PORT, LED1_GPIO_PIN);}
// else if(LED2 == ledNum)
// {// ledMode = gpio_output_bit_get(LED2_GPIO_PORT, LED2_GPIO_PIN, &ledMode);
// }return ledMode;
}
5.2 board_gpio.h
#ifndef _BOARD_GPIO_H_
#define _BOARD_GPIO_H_/********************************************************************** INCLUDES*/
#include "gd32f10x_gpio.h"/********************************************************************** DEFINITIONS*/
/*=========================================================================*/
/* 输入 */
/*=========================================================================*/
#define KEY1_GPIO_PORT GPIOA
#define KEY1_GPIO_PIN GPIO_PIN_1
#define KEY_OFF 0x01
#define KEY_ON 0x00
#define KEY1 1
#define KEY2 2/*=========================================================================*/
/* 输出 */
/*=========================================================================*/
#define LED1_GPIO_PORT GPIOB
#define LED1_GPIO_PIN GPIO_PIN_4
#define LED_OFF 0x01
#define LED_ON 0x00
#define LED1 1
#define LED2 2/********************************************************************** API FUNCTIONS*/
void Key_GPIO_Init(void);
uint8_t Key_GPIO_Read(uint8_t keyNum);void LED_GPIO_Init(void);
void LED_GPIO_Write(uint8_t ledNum, uint8_t ledMode);
uint8_t LED_GPIO_Read(uint8_t ledNum);#endif /* _BOARD_GPIO_H_ */
5.3 main.c
#include "gd32f10x.h"
#include "systick.h"#include "board_gpio.h"int main(void)
{systick_config();//系统主频108MHZ,采用外部晶振,由两个宏决定(__SYSTEM_CLOCK_108M_PLL_HXTAL与HXTAL_VALUE)Key_GPIO_Init();// 按键模块初始化LED_GPIO_Init();// LED灯模块初始化while(1){if(KEY_ON == Key_GPIO_Read(KEY1)){delay_1ms(100);//等待100msLED_GPIO_Write(LED1, LED_ON);delay_1ms(100);//等待100msLED_GPIO_Write(LED1, LED_OFF);}}
}
5.4 工程代码
百度网盘：https://pan.baidu.com/s/1_tjTeP_xVNC-KdVDLbN-Ww?pwd=0h8m 提取码：0h8m
• 由 Leung 写于 2022 年 4 月 12 日
• 参考：GD32F103基础教程—GPIO输出实验（五）
GD32实战3__点亮LED灯
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