GPIO寄存器原理与操作

一、GPIO内部结构

输出数据：从芯片内部到芯片I/O端口

方式一：通过写操作直接控制位设置/清除寄存器而后到输出数据寄存器

方式二：通过读写操作直接到达输出数据寄存器

两种方式到达输出数据寄存器后到达输出控制（即一个锁存器），通过输出控制，可改变输出信号值。

eg：输出数据寄存器向输出控制（锁存器）输出信号1，则P-MOS处信号为1，N-MOS处信号为0，则输出Vdd高电平（3.3V），反之，输出数据寄存器向输出控制（锁存器）输出信号0，则P-MOS处信号为0，N-MOS处信号为1，则输出Vss低电平。

输入数据：从芯片I/O端口到芯片内部（保护二极管可防止输入电平过高或过低对芯片内部电路造成损坏）

通用功能I/O(GPIO)和复用功能I/O(APIO)

GPIO功能描述：每个GPIO端口有两个32位配置寄存器（GPIOx_CRL,GPIOx

_CRH,即上文所说的控制寄存器）,两个32位数据寄存器（GPIOx_IDR,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)。

根据数据手册中列出的每个I/O端口的特定硬件特征，GPIO端口的每个位可以由软件分别配置完成多种模式。

输入浮空、输入上拉、输入下拉、模拟输入、

开漏输出、推挽输出（P-MOS、N-MOS均正常工作）、推挽式复用功能、开漏式复用功能

每个I/O端口位可以自由编程，然而I/O端口寄存器必需按32位字被访问（不允许半字或者字节访问），GPIOx_BSRR和GPIOx_BRR允许对任何GPIO寄存器的读/更改的独立访问，这样，在读和更改访问之间产生IRQ时不会发生危险。

（CNF0最后一行应为1、0）

通用I/O(GPIO)

复位期间和刚复位后，复用功能未开启，I/O端口被配制成浮空输入模式（CNFx[1:0] = 01b,MODE[1:0] = 00b)

复位后，JTAG引脚被置于输入上拉或下拉模式

PA15：JTD1置于上拉模式

PA14：JTCK置于下拉模式

PA13：JTMS置于上拉模式

PB4：JNTRST置于上拉模式

当作为配置输出时，写到输出数据寄存器上的值（GPIOx_ODR）输出到相应的I/O引脚。可以以推挽模式或者开漏模式（当输出0时，只有N-MOS被打开）使用输出驱动器。

输入数据寄存器（GPIOx_IDR)在每个APB2时钟周期捕捉I/O引脚上的数据）

所有GPIO引脚有一个内部弱上拉和弱下拉，当配置为输入时，它们可以被激活也可以不被激活.

单独的未设置或者位清除

当对GPIOx_ODR的个别位编程时，软件不需要禁止中断，在单次APB2写操作里，可以只更改一个或者多个位。

这是通过对“置位/复位寄存器”（GPIOx_BSRR）中想要该写位写1来实现的，没被选择的位则不被更改。

所有的端口都有外部中断能力，为了使用外部中断线，端口必须配置成输入模式。

输入配置：
当I/O端口配置为输入时：

输出缓冲器被禁止，施密特触发输入被激活，根据输入配置（上拉、下拉、浮空）的不同，弱上拉和下拉电阻被连接

出现在I/O引脚上的数据在每个APB2时钟被采样到输入数据寄存器，对输入数据寄存器的读访问可得到I/O口的状态

输出配置：

当I/O端口被配置为输出时：

输出缓冲寄存器被激活

—开漏模式：输出寄存器上的0激活N-MOS，而输出寄存器上的1将端口置于高阻状态（P-MOS从不被激活）

—推挽模式：输出寄存器上的0激活N-MOS，而输出寄存器上的1将激活P-MOS

施密特触发输入被激活，弱上拉和下拉电阻被禁止，出现在I/O引脚上的数据在在每个APB2时钟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即可得到I/O状态，在推挽模式时，对输入数据寄存器的读访问的得到最后一次写的值。

eg：x = A；则CRL控制GPIOA的0 —15引脚的工作模式

eg：x = A；则CRL控制GPIOA的8—15引脚的工作模式

编程：一、

1、设置GPIOA引脚的工作模式，GPIOA.0,GPIO.1,推挽输出，速度50MHz

GPIOA->CRL = 0x33;

2、在相应的引脚输出一个电平

GPIOA->ODR = 0x0; //00

GPIOA->DDR = 0x3; //11

二、

int main(void)

{

// 1、GPIOA.0口输出 PA.8口输入

GPIOA->CRL = 0x03; //50MHz推挽式输出

GPIOA->CRH = 0x04； //浮空输入

//2、PA.0 == PA.8

while(1)
{

if((GPIOA->IDR & 0x0100) == 0x0100)

GPIOA->ODR = 0x01;

else

GPIOA->ODR = 0x00;

}

return (1);

}

三、

&：与运算，隐藏，清零

GPIOA->CRL & 0x01(起到隐藏作用，只与部分位进行运算）

GPIOA->CRL & ~(0x01) (起到对最低一位清零的作用）

| ：或运算，置一

GPIOA->CRL = GPIOA->CRL | 0x01(起到对最低一位置一的作用）

GPIOA->CRH高八位输入控制低八位CRL输出

//1、PA.0-PA.7 50MHz推挽输出 PA.8-PA.15浮空输入

GPIOA->CRL = 0x33333333;

GPIOA->CRH = 0x44444444;

//2、输入状态反应到对应引脚的输出

while(1)
{
if((GPIOA->IDR) & 0x0100) == 0x0100)  GPIOA->ODR = GPIOA->ODR | 0x01;
else                                  GPIOA->ODR = GPIOA->ODR & (~0x01);
if((GPIOA->IDR) & 0x0100) == 0x0200)  GPIOA->ODR = GPIOA->ODR | 0x02;
else                                  GPIOA->ODR = GPIOA->ODR & (~0x02);
if((GPIOA->IDR) & 0x0100) == 0x0400)  GPIOA->ODR = GPIOA->ODR | 0x04;
else                                  GPIOA->ODR = GPIOA->ODR & (~0x04);
if((GPIOA->IDR) & 0x0100) == 0x0800)  GPIOA->ODR = GPIOA->ODR | 0x08;
else                                  GPIOA->ODR = GPIOA->ODR & (~0x08);
if((GPIOA->IDR) & 0x0100) == 0x1000)  GPIOA->ODR = GPIOA->ODR | 0x01;
else                                  GPIOA->ODR = GPIOA->ODR & (~0x10);
if((GPIOA->IDR) & 0x0100) == 0x2000)  GPIOA->ODR = GPIOA->ODR | 0x01;
else                                  GPIOA->ODR = GPIOA->ODR & (~0x20);
if((GPIOA->IDR) & 0x0100) == 0x4000)  GPIOA->ODR = GPIOA->ODR | 0x01;
else                                  GPIOA->ODR = GPIOA->ODR & (~0x40);
if((GPIOA->IDR) & 0x0100) == 0x8000)  GPIOA->ODR = GPIOA->ODR | 0x01;
else                                  GPIOA->ODR = GPIOA->ODR & (~0x80);}

方法二：

端口位设置/复位寄存器（GPIOx_BSRR)(x=A……E）

端口复位寄存器（GPIOx_BRR)(x = A……E）

GPIOA->BSRR = 0x01;

GPIOA->BRR = 0x01;

方法三：
#define PA1 GPIOA->BSRR

#define PA0 GPIOA->BRR

PA1 = 0x01;

PA0 = 0x01;

根据硬件所提供的BSRR及BRR寄存器即可实现功能。

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