STM32的GPIO（通用输入输出）有什么用？

STM32的GPIO（通用输入/输出）支持多种工作模式，每种模式都有其特定的应用场景。下面将详细讲解STM32 GPIO的几种主要工作模式及其运行方式：

模拟输入 （GPIO_Mode_AIN）: 在此模式下，GPIO引脚关闭了TTL肖特基触发器，不接上、下拉电阻，经由另一线路把电压信号传送到片上外设模块，如传送至ADC模块，由ADC采集电压信号。使用ADC外设时，必须设置为模拟输入模式。浮空输入 （GPIO_Mode_IN_FLOATING）: 配置成此模式时，芯片内部既没有接上拉，也没有接下拉电阻，经由TTL肖特基触发器输入。由于其输入阻抗较大，一般把这种模式用于标准的通信协议如I2C、USART的接收端。下拉输入 （GPIO_Mode_IPD）: 在此模式下，I/O端口的电平信号通过TTL肖特基触发器后，进入输入数据寄存器。在I/O端口悬空（无信号输入）的情况下，输入端的电平可以保持在低电平；并且在I/O端口输入为高电平时，输入端的电平则为高电平。上拉输入 （GPIO_Mode_IPU）: 在此模式下，I/O端口的电平信号通过TTL肖特基触发器后，进入输入数据寄存器。但是在I/O端口悬空（无信号输入）的情况下，输入端的电平可以保持在高电平；并且在I/O端口输入为低电平时，输入端的电平则为低电平。开漏输出 （GPIO_Mode_Out_OD）: 在此模式下，上方的P-MOS管完全不工作。控制输出为0（低电平）时，N-MOS管导通，使输出接地。控制输出为1（高电平）时，P-MOS管和N-MOS管都关闭，所以引脚既不输出高电平，也不输出低电平，为高阻态。正常使用时必须外部接上拉电阻。推挽输出 （GPIO_Mode_Out_PP）: 在此模式下，输入高电平时，上方的P-MOS导通，下方的N-MOS关闭，对外输出高电平；而输入低电平时，N-MOS管导通，P-MOS关闭，对外输出低电平。推挽输出的低电平为0V，高电平为3.3V。复用开漏输出 （GPIO_Mode_AF_OD）: 类似于开漏输出模式，但输出的高低电平的来源不是CPU直接写输出数据寄存器，而是利用片上外设模块的复用功能输出来决定的。复用推挽输出 （GPIO_Mode_AF_PP）: 类似于推挽输出模式，但输出的高低电平的来源不是CPU直接写输出数据寄存器，而是利用片上外设模块的复用功能输出来决定的。

AT32F403A407407A 通用输入输出GPIO配置介绍

一、简介

二、功能描述

1.GPIO结构

2.GPIO 复位状态

2.通用功能输入配置

3.模拟 输入/ 输出

4.通用功能输出配置

5.I/O 端口 保护

三、GPIO寄存器

1. GPIO 配置 低寄存器 （GPIOx_CFGLR ）（x=A..E ）

2. GPIO 配置高寄存器 （GPIOx_CFGHR ）（A..E ）

3. GPIO 输入数据寄存器 （GPIOx_IDT ）（x=A..E ）

4. GPIO 输出数据寄存器 （GPIOx_ODT ）（x=A..E）

5. GPIO 设置/ 清除寄存器 （GPIOx_SCR ）（x=A..E ）

6. GPIO 清除寄存器 （GPIOx_CLR ）（x=A..E ）

7. GPIO 写保护 寄存器 （GPIOx_WPR ）（x=A..E）

8. GPIO 极大电流推动/ 吸入能力 切换控制寄存器（GPIOx_HDRV ）（x=A..E ）

四、GPIO编程实例

1. 按键输入GPIO配置

2. LED灯输出配置

3. 模拟量输入配置

一、简介

AT32F403A/407/407A 支持多达 80 个双向 I/O 管脚，这些管脚分为 5 组，分别为 PA、PB、PC、PD 和

PE，每组最多包含 16 个管脚，每个管脚都可以实现与外部的通讯、控制以及数据采集的功能。

每个管脚都支持通用功能输入输出（GPIO）或复用功能输入输出（IOMUX）。本章节详细介绍 GPIO 功

能，IOMUX 功能详见复用功能输入输出章节。

每个管脚都可以软件配置成浮空输入、上拉/下拉输入、模拟输入/输出、通用推挽/开漏输出、复用推挽/开

漏输出。

每个管脚都可以软件配置输出驱动能力以及输出信号斜率。

每个管脚都可以配置为外部中断输入。

每个管脚都支持配置锁定功能。

二、功能描述

1.GPIO结构

``

每个管脚可以由软件配置成四种输入模式（输入浮空、输入上拉、输入下拉、模拟输入）和四种输出模式

（开漏输出、推挽式输出、推挽式复用、开漏复用）。

每个 I/O 端口对应的寄存器不允许半字或字节访问，必须按 32 位字被访问，每个 I/O 端口位可以自由编

程。

下图给出了一个 I/O 端口位的基本结构。

2.GPIO 复位状态

系统上电或复位后，所有管脚除了 JATG 相关管脚以外，都被配置为浮空输入模式，JTAG 相关管脚则配

置为：PA15/JTDI 、PA13/JTMS 和 PB4/JNTRST 为输入上拉模式，PA14/JTCK 为输入下拉模式，

PB3/TDO 为浮空输入模式。

2.通用功能输入配置

当管脚配置为输入时：

 管脚状态可通过对输入数据寄存器的读访问得到

 可配置管脚为浮空输入、上拉输入或下拉输入

 施密特触发器有效

 不能对该管脚进行输出。

注意： 如果是浮空输入模式，为避免复杂环境下，没有使用的管脚有干扰，导致漏电，建

议，如管脚不使用，则配置为模拟输入模式。

3.模拟 输入/ 输出

当 GPIO 端口被配置为模拟输入配置时：

 施密特触发无效

 不能对该管脚进行数字输入输出

 对应的管脚，无任何上拉/下拉电阻。

4.通用功能输出配置

当 GPIO 端口被配置为输出时：

 施密特触发器有效

 可通过输出寄存器让对应管脚输出

 上拉和下拉电阻不能被使用

 在开漏模式时，可强输出 0，可用上拉电阻输出 1。

 在推挽模式时，可通过输出寄存器输出数字 0/1。

 CONF = 10 或 11 时，为复用输出，详情请参考 IOMUX 章节

5.I/O 端口 保护

为了防止误操作导致 GPIO 功能混乱，提供每个对应管脚的的锁定机制。一旦锁定，在下次复位或者上电

之前都不能进行对应管脚的 GPIO 配置。

三、GPIO寄存器

下面列出了 GPIO 寄存器映射和复位数值。

必须以字（32 位）的方式操作这些外设寄存器。

表 6-1 GPIO寄存器地址映射和复位值

1. GPIO 配置 低寄存器 （GPIOx_CFGLR ）（x=A…E ）

注意：有些端口寄存器复位值不同，比如 PA 有些管脚默认是 JTAG/SWD 有上拉输入管脚。

2. GPIO 配置高寄存器 （GPIOx_CFGHR ）（A…E ）

注意：有些端口寄存器复位值不同，比如 PB 有些管脚默认是 JTAG/SWD 有上拉输入管脚

3. GPIO 输入数据寄存器 （GPIOx_IDT ）（x=A…E ）

4. GPIO 输出数据寄存器 （GPIOx_ODT ）（x=A…E）

5. GPIO 设置/ 清除寄存器 （GPIOx_SCR ）（x=A…E ）

6. GPIO 清除寄存器 （GPIOx_CLR ）（x=A…E ）

7. GPIO 写保护 寄存器 （GPIOx_WPR ）（x=A…E）

8. GPIO 极大电流推动/ 吸入能力 切换控制寄存器（GPIOx_HDRV ）（x=A…E ）

四、GPIO编程实例

以最新的AT32F403A_407_Firmware_Library-v2.0.9库为例

1. 按键输入GPIO配置

头文件宏定义

/******************* define button *******************/

typedef enum

{

USER_BUTTON = 0,

NO_BUTTON = 1

} button_type;

#define USER_BUTTON_PIN GPIO_PINS_0

#define USER_BUTTON_PORT GPIOA

#define USER_BUTTON_CRM_CLK CRM_GPIOA_PERIPH_CLOCK

源文件程序按键输入配置

/**

* @brief configure button gpio

* @param button: specifies the button to be configured.

* @retval none

*/

void at32_button_init(void)

{

gpio_init_type gpio_init_struct;

/* enable the button clock */

crm_periph_clock_enable(USER_BUTTON_CRM_CLK, TRUE);

/* set default parameter */

gpio_default_para_init(&gpio_init_struct);

/* configure button pin as input with pull-up/pull-down */

gpio_init_struct.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;

gpio_init_struct.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;

gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_INPUT;

gpio_init_struct.gpio_pins = USER_BUTTON_PIN;

gpio_init_struct.gpio_pull = GPIO_PULL_DOWN;

gpio_init(USER_BUTTON_PORT, &gpio_init_struct);

}

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2. LED灯输出配置

头文件定义：

/******************** define led ********************/

typedef enum

{

LED2 = 0,

LED3 = 1,

LED4 = 2

} led_type;

#define LED_NUM 3

#if defined (AT_START_F403A_V1) || defined (AT_START_F407_V1)

#define LED2_PIN GPIO_PINS_13

#define LED2_GPIO GPIOD

#define LED2_GPIO_CRM_CLK CRM_GPIOD_PERIPH_CLOCK

#define LED3_PIN GPIO_PINS_14

#define LED3_GPIO GPIOD

#define LED3_GPIO_CRM_CLK CRM_GPIOD_PERIPH_CLOCK

#define LED4_PIN GPIO_PINS_15

#define LED4_GPIO GPIOD

#define LED4_GPIO_CRM_CLK CRM_GPIOD_PERIPH_CLOCK

#endif

源文件程序LED初始化配置

/**

* @brief configure led gpio

* @param led: specifies the led to be configured.

* @retval none

*/

void at32_led_init(led_type led)

{

gpio_init_type gpio_init_struct;

/* enable the led clock */

crm_periph_clock_enable(led_gpio_crm_clk[led], TRUE);

/* set default parameter */

gpio_default_para_init(&gpio_init_struct);

/* configure the led gpio */

gpio_init_struct.gpio_drive_strength = GPIO_DRIVE_STRENGTH_STRONGER;

gpio_init_struct.gpio_out_type = GPIO_OUTPUT_PUSH_PULL;

gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_OUTPUT;

gpio_init_struct.gpio_pins = led_gpio_pin[led];

gpio_init_struct.gpio_pull = GPIO_PULL_NONE;

gpio_init(led_gpio_port[led], &gpio_init_struct);

}

3. 模拟量输入配置

/**

* @brief gpio configuration.

* @param none

* @retval none

*/

static void adc_gpio_config(void)

{

gpio_init_type gpio_initstructure;

crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOA_PERIPH_CLOCK, TRUE);

crm_periph_clock_enable(CRM_GPIOB_PERIPH_CLOCK, TRUE);

gpio_default_para_init(&gpio_initstructure);

gpio_initstructure.gpio_mode = GPIO_MODE_ANALOG;

gpio_initstructure.gpio_pins = GPIO_PINS_4 | GPIO_PINS_5 | GPIO_PINS_6 | GPIO_PINS_7;

gpio_init(GPIOA, &gpio_initstructure);

gpio_initstructure.gpio_mode = GPIO_MODE_ANALOG;

gpio_initstructure.gpio_pins = GPIO_PINS_0 | GPIO_PINS_1;

gpio_init(GPIOB, &gpio_

initstructure);

}

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