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STM32 GPIO配置

介绍​

GPIO（通用输入输出）是STM32微控制器中最基本且最重要的外设之一。它允许微控制器与外部设备进行数字信号的交互。通过配置GPIO引脚，你可以将其设置为输入模式来读取外部信号，或者设置为输出模式来控制外部设备。

在STM32中，每个GPIO引脚都可以独立配置为输入、输出或复用功能。此外，GPIO引脚还可以配置为推挽输出、开漏输出、上拉/下拉输入等模式。本教程将逐步讲解如何配置STM32的GPIO引脚，并通过实际案例展示其应用。

GPIO配置步骤​

1. 启用GPIO时钟​

在STM32中，每个外设（包括GPIO）都有一个独立的时钟控制。在使用GPIO之前，必须先启用其时钟。STM32的时钟系统由RCC（复位和时钟控制）模块管理。

c
#include "stm32f4xx.h"  // 包含STM32F4系列的头文件

void GPIO_Config(void) {
    // 启用GPIOA的时钟
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);
}

2. 配置GPIO引脚模式​

每个GPIO引脚可以配置为以下几种模式之一：

  • 输入模式：用于读取外部信号。
  • 输出模式：用于驱动外部设备。
  • 复用功能模式：用于将引脚连接到其他外设（如UART、SPI等）。
  • 模拟模式：用于ADC或DAC等模拟信号处理。
c
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

// 配置PA5引脚为推挽输出模式
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;  // 推挽输出
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  // 输出速度
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;  // 无上拉/下拉
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

3. 读取或写入GPIO引脚​

配置完成后，你可以通过以下方式读取或写入GPIO引脚：

  • 读取输入引脚：使用 GPIO_ReadInputDataBit 函数。
  • 写入输出引脚：使用 GPIO_SetBits 或 GPIO_ResetBits 函数。
c
// 读取PA0引脚的状态
uint8_t pinState = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0);

// 将PA5引脚设置为高电平
GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);

// 将PA5引脚设置为低电平
GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);

实际案例：控制LED灯​

假设你有一个LED灯连接到STM32的PA5引脚。以下代码展示了如何通过配置GPIO来控制LED灯的亮灭。

c
#include "stm32f4xx.h"

void Delay(uint32_t nCount) {
    for(; nCount != 0; nCount--);
}

int main(void) {
    // 启用GPIOA时钟
    RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA, ENABLE);

    // 配置PA5为推挽输出
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
    GPIO_InitStruct.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
    GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

    while(1) {
        // 点亮LED
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);
        Delay(1000000);

        // 熄灭LED
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_5);
        Delay(1000000);
    }
}
提示

在实际项目中，建议使用定时器或系统滴答定时器（SysTick）来实现精确的延时，而不是使用简单的 for 循环。

总结​

通过本教程，你应该已经掌握了STM32 GPIO的基本配置方法。GPIO是STM32中最常用的外设之一，几乎所有的项目都会用到它。通过合理配置GPIO引脚，你可以实现与外部设备的数字信号交互。

附加资源​

练习​

  1. 尝试将PA5引脚配置为开漏输出模式，并观察LED灯的行为。
  2. 使用GPIO输入模式读取一个按钮的状态，并根据按钮的状态控制LED灯的亮灭。