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GPIO（嵌入式学习）

news 来源：原创 2025/6/22 2:49:08

GPIO 通用输入输出口：

可分为八种输入输出模式

输出模式

下可控制端口输出高低电平，用以驱动LED，控制蜂鸣器，模拟通信协议输出时许

输入模式

读取高低电平或电压，用与读取按键输入，外界模块电平信号输入，adc电压采集，模拟通信协议接收数据等

GPIO基本结构

寄存器只负责存储数据，其中寄存器只有低16位的有端口，高16位没有端口

这是GPIO的位结构

上面是输入部分，下面是输出部分

输入部分：
两个保护二极管作用为对输入电压进行限幅

上拉电阻和下拉电阻：上面导通，下面断开，为上拉输入模式；下面导通，上面断开，下拉输入模式；两个断开，就是浮空的状态

施密特触发器输出信号：整形输入信号使其稳定，可有效避免因信号波动造成的输出抖动现象，经过施密特整形就可以直接输入数据寄存器（用程序读取输入数据寄存器对应的某一位数据，可知道端口的输入电平）

这里有两个片上外设，上面是接模拟量，接在施密特触发器前面，下面接数字量，接在施密特触发器后面。

输出部分

数字部分可由输出数据寄存器和片上外设两种控制，然后通过数据选择器接到了输出控制部分。

而最左侧的位设置/清除寄存器可以单独操作输出数据寄存器的某一位，不影响其他（方式：如果要对某一位进行置1，在未设置寄存器的对应位写1，对不需要操作的位写0，要操作的写一，内部就会有电路；如果相对某一位清0，就在位清除寄存器的对应位写1）

mos管：用来控制开关的导通和关闭（引脚为输入模式，两个mos管都无效，端口电平由外部信号控制），可选择推挽、开漏或关闭；输出寄存器为1时，上管导通，下面断开，输出接到vdd就是输出高电平，反之亦然。

P-mos无效，就是开漏输出，如果P-MOS和N-MOS都有效，就是推挽输出

对应上拉输入，下拉输入和浮空输入

其他模式有效

AIN(Analog IN)是模拟输入

IN_FLOATING是浮空输入

IPD(IN PULL DOWN)下拉输入

IPU(IN PULL UP)是上拉输入

OUT_OD(OUT OPEN DRAIN)是开漏输出

OUT_PP(OUT PUSH PULL)是推挽输出

AF_OD(ATL OPEN DRAIN)是复用开漏

AF_PP(ATL PUSH PULL)是复用推挽

GPIO初始化

int main(void)
{
	/*开启时钟*/
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);	//开启GPIOA的时钟
															//使用各个外设前必须开启时钟，否则对外设的操作无效
	
	/*GPIO初始化*/
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;					//定义结构体变量
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;		//GPIO模式，赋值为推挽输出模式
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;				//GPIO引脚，赋值为第0号引脚
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;		//GPIO速度，赋值为50MHz
	
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);					//将赋值后的构体变量传递给GPIO_Init函数
															//函数内部会自动根据结构体的参数配置相应寄存器
															//实现GPIOA的初始化

这里led正极接的是电源vcc，负极gpio，所以是低电平导通，形成电流路径

reset低电平，set高电平

led闪烁的三种方式

while (1)
	{
		/*设置PA0引脚的高低电平，实现LED闪烁，下面展示3种方法*/
		
		/*方法1：GPIO_ResetBits设置低电平，GPIO_SetBits设置高电平*/
		GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);					//将PA0引脚设置为低电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
		GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);					//将PA0引脚设置为高电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
		
		/*方法2：GPIO_WriteBit设置低/高电平，由Bit_RESET/Bit_SET指定*/
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_RESET);		//将PA0引脚设置为低电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_SET);			//将PA0引脚设置为高电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
		
		/*方法3：GPIO_WriteBit设置低/高电平，由数据0/1指定，数据需要强转为BitAction类型*/
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)0);		//将PA0引脚设置为低电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
		GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)1);		//将PA0引脚设置为高电平
		Delay_ms(500);										//延时500ms
	}
}

推挽输出高低电平都有驱动能力，所以如果正极接电源，就是低电平驱动；如果长脚正极接PA0口，短角插到负极，led就是高电平点亮方式

因为开漏输出高电平不能驱动，所以只能才用低电平驱动方式，也就是长脚正极接电源正极，短脚负极接PA0口

如果需要实现流水灯，可以使用按位或的方式选中多个引脚，用GPIO_Write点亮对应的灯，因为是低电平驱动，所以取反。

int main(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_All;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
	
	while (1)
	{
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0001);	//0000 0000 0000 0001
		Delay_ms(100);
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0002);	//0000 0000 0000 0010
		Delay_ms(100);
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0004);	//0000 0000 0000 0100
		Delay_ms(100);
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0008);	//0000 0000 0000 1000
		Delay_ms(100);
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0010);	//0000 0000 0001 0000
		Delay_ms(100);
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0020);	//0000 0000 0010 0000
		Delay_ms(100);
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0040);	//0000 0000 0100 0000
		Delay_ms(100);
		GPIO_Write(GPIOA, ~0x0080);	//0000 0000 1000 0000
		Delay_ms(100);
	}
}

蜂鸣器也同理，修改对应的gpio口就可以了

int main(void)
{
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	
	while (1)
	{
		GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
		Delay_ms(100);
		GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
		Delay_ms(100);
		GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
		Delay_ms(100);
		GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);
		Delay_ms(700);
	}
}