STM32：GPIO基础与对应管脚操作库函数

USE_STDPERIPH_DRIVER, STM32F10X_HD


STM32固件库LibrariesCMSISCoreCM3startuparm中启动文件的文件名英文缩写意义：
cl：互联型产品， stm32f105/107 系列
vl：超值型产品， stm32f100 系列
xl：超高密度（容量） 产品， stm32f101/103 系列
ld：低密度产品， FLASH 小于 64K
md：中等密度产品， FLASH=64 or 128
hd：高密度产品， FLASH 大于 128


GPIO_TypeDef * GPIOx; //定义一个 GPIO_TypeDef 型结构体指针 GPIOx
GPIOx = GPIOA; //把指针地址设置为宏 GPIOA 地址
GPIOx->CRL = 0xffffffff; //通过指针访问并修改 GPIOA_CRL 寄存器


AHB 高级高性能总线，一种系统总线。连接模块如CPU、DMA、DSP等
APB 一种外围设备总线。连接模块如UART、I2C等
// APB1:低速外设总线；APB2:高速外设总线。


高速外部时钟（ HSE）
以外部晶振作时钟源，晶振频率可取范围为4~16MHz，我们一般采用' 8MHz '的晶振。
高速内部时钟（ HSI）
由内部 RC 振荡器产生，频率为 8MHz，但不稳定。
低速外部时钟（ LSE）
以外部晶振作时钟源，主要提供给实时时钟模块，所以一般采用 32.768KHz。 野火 M3 实验板上用的是 32.768KHz， 6p 负载规格的晶振。
低速内部时钟（ LSI）
由内部 RC 振荡器产生，也主要提供给实时时钟模块，频率大约为 40KHz。


锁相环 PLL：
主要功能是倍频（扩大频率），经过PLL 的时钟称为 PLLCLK。


GPIO 外设是挂载在 APB2 总线上的， APB2 的时钟是 APB2 预分频器的输出，而 APB2 预分频器的时钟来源是 AHB 预分频器。因此，把APB2 预分频器设置为不分频，那么我们就可以得到 GPIO 外设的时钟也等于 HCLK。


PCLK2：外设时钟，由 APB2 预分频器输出得到，最大频率可为72MHz，提供给挂载在 APB2 总线上的外设。


' STM32每个外设都配备了外设时钟的开关，当我们不使用某个外设时，可以把这个外设时钟关闭，从而降低 STM32 的整体功耗。所以，当我们使用外设时，一定要记得开启外设的时钟啊，亲。


（STM32时钟：接收中断事件，降低功耗）


【STM32F103ZET6 V1.3】
目前手里的板子三个LED灯的GPIO管脚是：
LED1-GPIOB 5
LED1-GPIOE 5
LED1-GPIOE 6


【GPIO相关结构体】
typedef struct
{
uint16_t GPIO_Pin; /* 指定将要进行配置的 GPIO 引脚 */
GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; /* 指定 GPIO 引脚可输出的最高频率 */
GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode; /* 指定 GPIO 引脚将要配置成的工作状态 */
} GPIO_InitTypeDef;


typedef enum
{
GPIO_Speed_10MHz = 1, // 枚举常量，值为 1，代表输出速率最高为 10MHz
GPIO_Speed_2MHz, // 对不赋值的枚举变量，自动加 1，此常量值为 2
GPIO_Speed_50MHz // 常量值为 3
} GPIOSpeed_TypeDef;


typedef enum
{ GPIO_Mode_AIN = 0x0, // 模拟输入模式
GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04, // 浮空输入模式
GPIO_Mode_IPD = 0x28, // 下拉输入模式
GPIO_Mode_IPU = 0x48, // 上拉输入模式
GPIO_Mode_Out_OD = 0x14, // 开漏输入模式
GPIO_Mode_Out_PP = 0x10, // 通用推挽输出模式
GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C, // 复用功能开漏输出
GPIO_Mode_AF_PP = 0x18 // 复用功能推挽输出
} GPIOMode_TypeDef;


【初始化函数库】
#include "stm32f10x_gpio.c"
void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
功能：初始化指定的GPIO管脚
参数：
@ GPIOx ：外设硬件对应的GPIO管脚地址(已在stm32f10x.h中被强转定义)
@ GPIO_InitStruct ：需要此函数调用前定义该结构体变量，传其地址。
返回值：none


/* 代码演示 - 多个GPIO参数同时赋值 */
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; /* 引脚模式为通用推挽输出 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; /* 引脚速率为50MHz */


【外设时钟控制函数】
#include "stm32f10x_rcc.c"
void RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB2Periph, FunctionalState NewState)
功能：控制挂载在APB2上外设的时钟使能或禁止
参数：
@ RCC_APB2Periph ：指定外设去控制对应设备的时钟，参数可任意组合，参数如下
* RCC_APB2Periph_AFIO, RCC_APB2Periph_GPIOA, RCC_APB2Periph_GPIOB,
* RCC_APB2Periph_GPIOC, RCC_APB2Periph_GPIOD, RCC_APB2Periph_GPIOE,
* RCC_APB2Periph_GPIOF, RCC_APB2Periph_GPIOG, RCC_APB2Periph_ADC1,
* RCC_APB2Periph_ADC2, RCC_APB2Periph_TIM1, RCC_APB2Periph_SPI1,
* RCC_APB2Periph_TIM8, RCC_APB2Periph_USART1, RCC_APB2Periph_ADC3,
* RCC_APB2Periph_TIM15, RCC_APB2Periph_TIM16, RCC_APB2Periph_TIM17,
* RCC_APB2Periph_TIM9, RCC_APB2Periph_TIM10, RCC_APB2Periph_TIM11
@ NewState ：指定时钟的新的状态，参数如下 ENABLE or DISABLE
返回值：none
// 对应的如果挂载在APB1上，对应函数为 void RCC_APB1PeriphClockCmd (.., ..)


【控制I/O输出高、低电平函数】
#include "stm32f10x_gpio.c"
void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
功能：<设置>选定的GPIO数据端口位
参数：
@ GPIOx ：GPIO管脚类型，x可指定为A~G
@ GPIO_Pin ：指定被写入的数据端口位，即引脚号 Pin0~Pin15
返回值：none


#include "stm32f10x_gpio.c"
void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
功能：<清除>选定的GPIO数据端口位
参数：
@ GPIOx ：GPIO管脚类型，x可指定为A~G
@ GPIO_Pin ：指定被写入的数据端口位，即引脚号 Pin0~Pin15
返回值：none




/******* 规范的位操作实现方法 *******/
由于库函数的实现涉及到不少位操作，首先为读者介绍一下几个常用的位
操作方法，排除阅读代码的障碍。
1、 将 char 型变量 a 的第七位(bit6)清 0， 其它位不变。
a &= ~(1<<6); // 括号内 1 左移 6 位，得二进制数： 0100 0000
// 按位取反，得 1011 1111 ，所得的数与 a 作”位与&”运算，
// a 的第 7 位（ bit6） 被置零，而其它位不变。
2、 同理，将变量 a 的第七位(bit6)置 1，其它位不变的方法如下。
a |= (1<<6); // 把第七位（ bit6）置 1，其它为不变
3、 将变量 a 的第七位(bit6)取反，其它位不变。
a ^=(1<<6); // 把第七位（ bit6）取反，其它位不变




【推挽输出】
推挽输出的低电平为 0 伏，高电平为 3.3 伏。
STM32 的 GPIO 输出模式就分为：
普通推挽输出(GPIO_Mode_Out_PP)
普通开漏输出(GPIO_Mode_Out_OD)
及复用推挽输出(GPIO_Mode_AF_PP)
复用开漏输出(GPIO_Mode_AF_OD )


普通推挽输出模式一般应用在输出电平为 0 和 3.3 伏的场合。而普通开漏输出一般应用在电平不匹配的场合，如需要输出 5 伏的高电平，就需要在外部接一个上拉电阻，电源为 5 伏，把 GPIO 设置为开漏模式，当输出高阻态时，由上拉电阻和电源向外输出 5 伏的电平。
对于相应的复用模式，则是根据 GPIO 的复用功能来选择的，如 GPIO 的引脚用作串口的输出，则使用复用推挽输出模式。如果用在 IC、 SMBUS 这些需要线与功能的复用场合，就使用复用开漏模式。其它不同的复用场合的复用模式引脚配置将在具体的例子中讲解。
在使用任何一种开漏模式，都需要接上拉电阻。