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前言

  通过本章了解STM32 GPIO的结构与特征，掌握STM32 HAL库中GPIO蜀绣配置方法，掌握KEIL MDK集成开发环境使用方法。

实验平台

硬件：银杏科技GT7000双核心开发板-ARM-STM32H743XIH6，银杏科技iToolXE仿真器
软件：最新版本STM32CubeH7固件库，STM32CubeMX v6.10.0，开发板环境MDK v5.35

STM32 GPIO简介

  GPIO 是通用输入输出端口的简称，简单来说就是 STM32 可控制的引脚， STM32 芯片的 GPIO 引脚与外部设备连接起来，从而实现与外部通讯、控制以及数据采集的功能。STM32 芯片的 GPIO 被分成很多组，每组有 16 个引脚。GPIO 最简单的功能是输出高低电平， GPIO 还可以被设置为输入功能，用于读取按键等输入信号。STM32H7 每组通用 I/O 端口包括 4 个 32 位配置寄存器（ MODER、 OTYPER、 OSPEEDR和 PUPDR）、 2 个 32 位数据寄存器（ IDR 和 ODR）、 1 个 32 位置位/复位寄存器 (BSRR)、1 个 32 位锁定寄存器 (LCKR) 和 2 个 32 位复用功能选择寄存器（ AFRH 和 AFRL）等。

GPIO的8种工作模式

浮空输入

  此端口在默认情况下什么都不接，呈高阻态，这种设置在数据传输时用的比较多。

上拉输入

  上拉输入模式与浮空输入模式相比，仅仅是在数据通道上部，接入了一个上拉电阻，这个上拉电阻的阻值介于30K~50K欧姆，CPU可以随时在输入数据寄存器的另一端，读出I/O端口的电平状态。这种模式的好处在于我们什么都不输入时，由于内部上拉电阻的原因，处理器会觉得我们输入了高电平，这就避免了不确定的输入。该端口在默认情况下输入为高电平。

下拉输入

  下拉输入模式与浮空输入模式相比，仅仅是在数据通道上部，接入了一个下拉电阻。与上拉输入模式类似，这种模式的好处在于外部没有输入时，由于内部下拉电阻的原因，我们的处理器会觉得我们输入了低电平。

模拟输入

  STM32的模拟输入通道的配置很简单，信号从I/O端口直接进入ADC模块。此时，所有的上拉、下拉电阻和施密特触发器，均处于断开状态，因此输入数据寄存器将不能反映端口上的电平状态，也就是说，模拟输入配置下，信号不经过输入数据寄存器，CPU不能在输入数据寄存器上读到有效的数据。该输入模式，使我们可以获得外部的模拟信号。

开漏输出

  开漏输出不可以直接输出高电平，开漏输出的输出端相当于三极管的集电极，要得到高电平状态需要上拉电阻才行。

推挽输出

  推挽输出可以输出高、低电平，连接数字器件；推挽结构一般是指两个三极管分别受两个互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源决定。

开漏复用输出

  GPIO的基本功能是普通的I/O，而STM32有自己的各个功能模块，这些内置外设的外部引脚是与标准GPIO复用的，当作为这些模块的功能引脚时就叫复用。开漏复用输出功能模式与开漏输出模式相比，不同的是输出控制电路的输入，是和片上外设的输出信号相连即与复用功能的输出端相连，此时，输出数据寄存器在输出通道被断开。

推挽复用输出

  推挽复用输出功能模式与推挽输出模式相比，不同的是输出控制电路的输入，是和片上外设的输出信号相连，即与复用功能的输出端相连，而输出数据寄存器在输出通道被断开。

  本实验通过STM32的GPIO口驱动LED；设定GPIO为推挽输出模式。输出低电平LED亮，输出高电平LED灭。驱动原理图如下图所示。

实验程序

由LED原理图可知，LED红灯在硬件上连接到PG3，再结合HAL库，我们做了下面的引脚定义。

#define LED_R_Pin GPIO_PIN_3
#define LED_R_GPIO_Port GPIOG

1.主程序

while (1)
{//LED闪烁LEDR_ON;HAL_Delay(1000);//延时1000msLEDR_OFF;HAL_Delay(1000);
}

其中LEDR_ON与LEDR_OFF我们做宏定义如下

#define LEDR_ON HAL_GPIO_WritePin(LED_R_GPIO_Port,LED_R_Pin,GPIO_PIN_RESET)  //定义红灯亮为LEDR_ON，其意义是调用HAL_GPIO_WritePin函数，作用是将LEDR引脚设置为低电平（GPIO_PIN_RESET），括号内依次是（端口、引脚、状态）
#define LEDR_OFF HAL_GPIO_WritePin(LED_R_GPIO_Port,LED_R_Pin,GPIO_PIN_SET)   //定义红灯灭为LEDR_OFF,其意义是调用HAL_GPIO_WritePin函数，作用是将LEDR引脚设置为低电平（GPIO_PIN_RESET）

2.GPIO初始化
对LED红灯的引脚都设置为中速上拉的推挽输出。并且在初始化中置高电平，防止没有操作就亮了。

void MX_GPIO_Init(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOG_CLK_ENABLE();__HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();//GPIOA、GPIOG、GPIOH端口时钟使能HAL_GPIO_WritePin(LED_R_GPIO_Port, LED_R_Pin, GPIO_PIN_SET);//PG3，接LED灯，置高电平，灯熄灭GPIO_InitStruct.Pin = LED_R_Pin;//设置连接LED灯的IO管脚GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;//设置输出类型为推挽GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;//设置无上拉和下拉GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;//设置输出速度为低HAL_GPIO_Init(LED_R_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);//初始化GPIO
}

void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef  *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)

这个函数两个参数，第一个参数是用来指定需要初始化的GPIO对应的GPIO组，取值范围为GPIOA~GPIOK。第二个参数为初始化参数结构体指针，结构体类型为GPIO_InitTypeDef。

typedef struct
{uint32_t Pin;       //配置IO端口uint32_t Mode;      //配置IO模式uint32_t Pull;      //配置IO上下拉uint32_t Speed;     //配置IO速度等级uint32_t Alternate; //要连接到所选引脚的外围设备
}GPIO_InitTypeDef;

实验现象

把仿真器与GT7000的TRLINK调试口相连（直接相连或者通过下载器转接板相连），把GT7000通过USB TypeC线与计算机相连，为GT7000供电，烧写程序到GT7000上。GT7000 双核心板上与ARM相连的红色LED不断闪烁。