第3章 GPIO和AFIO

1、第第 3 3 章章GPIOGPIO和和AFIO AFIO 本章目标 理解GPIO的不同功能模式 掌握GPIO配置方法 掌握GPIO库函数使用 理解复用功能AFIO 掌握复用功能IO重映射 掌握AFIO库函数的使用 - 3 - 通用通用IO和复用功能和复用功能 GPIO（General Purpose Input Output，通用输入输出接口） 是MCU与外部电路和设备连接的基本外设。也就是常说的端 口或管脚。 AFIO（Alternate Fuction IO，复用功能IO）是指某些GPIO 除了通用功能外还可以设置为一些外设专用的功能 STM32F107有80个GPIO端口，其中的一些还可

2、以把复用功 能重新映射到其他引脚，以实现优化管脚数目和配置目的。 - 4 - 通用通用IO和复用功能和复用功能-GPIO概述概述 STM32F107有GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD和GPIOE五个16位通用接 口，每个GPIO 端口有16个口线对应16个管脚。 GPIO端口的每个位可以根据不同的功能，由软件分别配置成八种模式： 输入浮空：用于不确定高低电平的输入。 输入上拉：用于默认为上拉至高电平的输入。 输入下拉：用于默认为下拉至低电平的输入。 模拟输入：用于模拟量的输入。 开漏输出：用于实现电平转换和线与功能的输出。 推挽式输出：用于较大功率驱动的输出。 推挽式复用功能：复

3、用功能情况下的推挽输出。 开漏复用功能：复用功能情况下的开漏输出。 - 5 - 通用通用IO和复用功能和复用功能-GPIO概述概述 - 6 - 通用通用IO和复用功能和复用功能-GPIO概述概述 STM32F107的GPIO的特点如下： 复位期间和刚复位后，复用功能未开启，I/O端口被配置成浮空输入模 式。 所有GPIO引脚有一个内部弱上拉和弱下拉，当配置为输入时，它们可 以被激活也可以被断开。 可以以推挽模式或开漏模式使用输出驱动器。 当作为输出配置时，写到输出数据寄存器上的值（GPIOx_ODR）输出 到相应的I/O引脚。 输入数据寄存器（GPIOx_IDR）在每个APB2时钟周期捕捉I/

4、O引脚上 的数据。 每个GPIO都可以作为外部中断/唤醒线。 - 7 - 通用通用IO和复用功能和复用功能-输入功能输入功能 GPIO作为输入时的结构框图作为输入时的结构框图 当I/O 端口配置为输入时： 输出缓冲器被禁止。 施密特触发输入被激活。 根据输入配置(上拉，下拉或浮动) 的不同，弱上拉和下拉电阻被连 接。 出现在I/O 脚上的数据在每个 APB2时钟被采样到输入数据寄 存器。 对输入数据寄存器的读访问可得 到I/O 状态。 - 8 - 通用通用IO和复用功能和复用功能-输出功能输出功能 GPIO作为输出时的结构框图作为输出时的结构框图 当I/O 端口被配置为输出时： 开漏模式：输出

5、寄存器上的“0”激活N- MOS，而输出寄存器上的“1”将端口 置于高阻状态 推挽模式：输出寄存器上的“0”激活N- MOS，而输出寄存器上的“1”将激活 P-MOS。施密特触发输入被激活。 弱上拉和下拉电阻被禁止。 出现在I/O 脚上的数据在每个APB2时 钟被采样到输入数据寄存器。 在开漏模式时：对输入数据寄存器的 读访问可得到I/O 状态。 推挽式模式时：对输出数据寄存器的 读访问得到最后一次写的值。 - 9 - 通用通用IO和复用功能和复用功能-复用功能复用功能 GPIO作为复用功能时的结构框图作为复用功能时的结构框图 当I/O 端口被配置为复用功能时： 在开漏或推挽式配置中，输出缓冲

6、器 被打开。 内置外设的信号驱动输出缓冲器(复用 功能输出)。 施密特触发输入被激活。 弱上拉和下拉电阻被禁止。 在每个APB2时钟周期，出现在I/O 脚 上的数据被采样到输入数据寄存器。 开漏模式时：读输入数据寄存器时可 得到I/O 口状态。 在推挽模式时：读输出数据寄存器时 可得到最后一次写的值。 - 10 - 通用通用IO和复用功能和复用功能-模拟输入功能模拟输入功能 GPIO作为模拟输入时的结构框图作为模拟输入时的结构框图 当I/O 端口被配置为模拟输入配 置时： 输出缓冲器被禁止。 禁止施密特触发输入，实现了 每个模拟I/O 引脚上的零消耗。 施密特触发输出值被强置为 “0”。 弱上

7、拉和下拉电阻被禁止。 读取输入数据寄存器时数值为 “0”。 - 11 - 复用功能复用功能IO重映射重映射 为了优化64脚或100脚封装的外设数目，可以把一些“复用功能” 重新映射重新映射到“指定的引脚”上。这时，原来的引脚将不再具有该 功能。 例如，PB12和PB13在未开启复用功能时，是两个通用功能的 IO管脚，一旦开启复用功能CAN2，则PB12作为CAN2的RX管 脚，PB13作为CAN2的TX管脚。 如果将外设CAN2进行了重映射，CAN2的RX功能转移到了 PB5， CAN2的TX功能转移到了PB6 而PB12和PB13又变回了通用的GPIO，不再具有CAN2的功能。 - 12 -

8、 复用功能复用功能IO重映射重映射 重映射功能只需要调用库函数GPIO_PinRemapConfig（）开启和关 闭即可，例如要使能CAN2的复用功能映射，可以使用如下语句： 【示例示例3- 1】 使能使能CAN2复用功能复用功能 /* 执行该函数后，CAN2的RX功能转移到了PB5， CAN2的TX功能转移到 了PB6，而PB12和PB13又变回了通用的GPIO，不再具有CAN2的功能。 */ GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_CAN2, ENABLE); - 13 - 复用功能复用功能IO重映射重映射 GPIO_RemapGPIO_Remap描述描述 GPIO_

9、Remap_SPI1SPI1 复用功能映射 GPIO_Remap_I2C1I2C1复用功能映射 GPIO_Remap_USART1USART1 复用功能映射 GPIO_Remap_USART1USART2 复用功能映射 GPIO_PartialRemap_USART3USART3 复用功能完全映射 GPIO_FullRemap_USART3USART3 复用功能部分映射 GPIO_PartialRemap_TIM1TIM1复用功能部分映射 GPIO_FullRemap_TIM1TIM1复用功能完全映射 GPIO_PartialRemap1_TIM2TIM2复用功能部分映射 1 GPIO_Par

10、tialRemap2_TIM2TIM2复用功能部分映射 2 GPIO_FullRemap_TIM2TIM2复用功能完全映射 GPIO_PartialRemap_TIM3TIM3复用功能部分映射 GPIO_FullRemap_TIM3TIM3复用功能完全映射 GPIO_Remap_TIM4TIM4复用功能映射 GPIO_Remap1_CANCAN复用功能映射1 GPIO_Remap2_CANCAN复用功能映射2 GPIO_Remap_PD01PD01复用功能映射 GPIO_Remap_SWJ_NoJTRST除JTRST 外SWJ 完全使能 （JTAG+SW-DP） GPIO_Remap_SWJ_

11、JTAGDisableJTAG-DP失能 + SW-DP 使能 GPIO_Remap_SWJ_DisableSWJ 完全失能（JTAG+SW-DP） - 14 - GPIO编程实例编程实例 -GPIO配置 下述函数代码用于实现任务描述3.D.1，配置PC6管脚为推挽输出，并将 配置代码封装为配置函数GPIO_Config( )。 【描述描述3.D.13.D.1】 GPIO_Config( ) GPIO_Config( ) void GPIO_Config(void) /* 定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体，该结构体原型在stm32f10 x_gpio.h中 */ GPIO_

12、InitTypeDef GPIO_InitStructure;GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; /* 使能GPIOC口时钟，相当于给GPIOC供电。使能时钟是所有外设工作前的第一步 */ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE); /* 选择管脚6 */ GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_6; /* 选择管脚速度为50MHz */ GPIO_InitS

13、tructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz; /* 选择PC6为推挽输出模式 */ GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP; /* 按照结构体GPIO_InitStructure的配置进行初始化 */ /* 选择端口为GPIOC */ GPIO_Init(GPIOC,GPIO_Init(GPIOC, - 15 - GPIO编程实例编程实例 -GPIO配置 GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct); GPIO的配置，可以调用固

14、件库的GPIO_Init( )函数。 GPIO_Init( )函数的原型如下： 参数GPIOx GPIOxGPIOx描述描述 GPIOA选择设置端口为GPIOA GPIOB选择设置端口为GPIOB GPIOC选择设置端口为GPIOC GPIOD选择设置端口为GPIOD GPIOE选择设置端口为GPIOE - 16 - GPIO编程实例编程实例 -GPIO配置 参数参数GPIO_InitStruct GPIO_InitStruct为GPIO_InitTypeDef类型的指针，其结构原型 为： 【结构体结构体3- 13- 1】 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitTypeDef t

15、ypedef struct /* 需配置的GPIO管脚，可通过“或”操作同时配置多个管脚 */ uint16_t GPIO_Pin; /* PIO速度 */ GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; /* GPIO工作模式 */ GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode; GPIO_InitTypeDef; - 17 - GPIO编程实例编程实例 -GPIO配置 GPIO_Pin成员成员 GPIO_PinGPIO_Pin描述描述 GPIO_Pin_0选择设置端口的0管脚 GPIO_Pin_1选择设置端口的1管脚 GPIO_Pin_2选择设置端口的2管脚 GPIO_

16、Pin_3选择设置端口的3管脚 GPIO_Pin_4选择设置端口的4管脚 GPIO_Pin_5选择设置端口的5管脚 GPIO_Pin_6选择设置端口的6管脚 GPIO_Pin_7选择设置端口的7管脚 GPIO_Pin_8选择设置端口的8管脚 GPIO_Pin_9选择设置端口的9管脚 GPIO_Pin_10选择设置端口的10管脚 GPIO_Pin_11选择设置端口的11管脚 GPIO_Pin_12选择设置端口的12管脚 GPIO_Pin_13选择设置端口的13管脚 GPIO_Pin_14选择设置端口的14管脚 GPIO_Pin_15选择设置端口的15管脚 GPIO_Pin_ALL选择设置端口的所

17、有管脚 - 18 - GPIO编程实例编程实例 -GPIO配置 GPIO_Speed成员成员 GPIO_SpeedGPIO_Speed描述描述 GPIO_Speed_2MHz设置管脚速度为2MHz GPIO_Speed_10MHz设置管脚速度为10MHz GPIO_Speed_50MHz设置管脚速度为50MHz - 19 - GPIO编程实例编程实例 -GPIO配置 GPIO_Mode成员成员 GPIO_ModeGPIO_Mode描述描述 GPIO_Mode_AIN设置管脚工作模式为模拟输入 GPIO_Mode_IN_FLOATING设置管脚工作模式为浮空输入 GPIO_Mode_IPD设置管

18、脚工作模式为输入下拉 GPIO_Mode_IPU设置管脚工作模式为输入上拉 GPIO_Mode_Out_OD设置管脚工作模式为开漏输出 GPIO_Mode_Out_PP设置管脚工作模式为推挽输出 GPIO_Mode_AF_OD设置管脚工作模式为复用的开漏 GPIO_Mode_AF_PP设置管脚工作模式为复用的推挽 - 20 - GPIO编程实例编程实例 -GPIO实例 下述程序代码用于实现任务描述3.D.2，实现PC6管脚输出状态翻转。 #includestm32f10 x.h“ void GPIO_Config(void)； int main(void) int i； /* 配置PC6管脚为推挽输出，源码参见描述3.