第3章 输入输出

GPIO简介GPIO（GeneralPurposeInputOutput）通用输入输出口可配置为8种输入输出模式引脚电平：0V~3.3V，部分引脚可容忍5V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序等输入模式下可读取端口的高低电平或电压，用于读取按键输入、外接模块电平信号输入、ADC电压采集、模拟通信协议接收数据等GPIO简介GPIOPA组PB组PC组PD组PE组PF组PG组PA0～PA15PB0～PB15PC0～PC15PD0～PD15PE0～PE15PF0～PF15PG0～PG1516个引脚16个引脚16个引脚16个引脚16个引脚16个引脚16个引脚

STM32F103系列微控制器共有7组GPIO端口，每一组端口包括16个引脚，如PA组端口，包括PA0~PA15共16个引脚。GPIO内部结构GPIOA寄存器驱动器PA0PA1PA2PA15………………GPIOB寄存器驱动器PB0PB1PB2PB15……………………APB2GPIO内部结构配置寄存器（32位）GPIOx_CRLGPIOx_CRH数据寄存器（32位）GPIOx_IDRGPIOx_ODR置位/复位寄存器（16位）GPIOx_BSRR复位寄存器GPIOx_BRR锁定寄存器（32位）GPIOx_LCKRCR15[3:0]CR14[3:0]CR13[3:0]CR12[3:0]CR11[3:0]CR10[3:0]CR9[3:0]CR8[3:0]CR7[3:0]CR6[3:0]CR5[3:0]CR4[3:0]CR3[3:0]CR2[3:0]CR1[3:0]CR0[3:0]GP

IOx(x=A..G)ODR15ODR14ODR13ODR12ODR11ODR10ODR9ODR8ODR7ODR6ODR5ODR4ODR3ODR2ODR1ODR0IDR15IDR14IDR13IDR12IDR11IDR10IDR9IDR8IDR7IDR6IDR5IDR4IDR3IDR2IDR1IDR0GP

IOx_ODR(OutputDataRegister)输出数据寄存器GP

IOx_IDR(InputDataRegister)输入数据寄存器Px0Px1

Px2

Px3

Px4

Px5

Px6

Px7

Px8

Px9

Px10

Px11

Px12

Px13

Px14

Px15GP

IOx_CR(ConfigRegister)配置寄存器GPIO基本结构GPIO模式模式名称性质特征浮空输入(Inputfloating)数字输入可读取引脚电平，若引脚悬空，则电平不确定上拉输入(Inputpull-up)数字输入可读取引脚电平，内部连接上拉电阻，悬空时默认高电平下拉输入(Inputpull-down)数字输入可读取引脚电平，内部连接下拉电阻，悬空时默认低电平模拟输入(Analog)模拟输入GPIO无效，引脚直接接入内部ADC开漏输出(Outputopen-drain)数字输出可输出引脚电平，高电平为高阻态，低电平接VSS推挽输出(Outputpush-pull)数字输出可输出引脚电平，高电平接VDD，低电平接VSS复用开漏输出(Alternatefunctionopen-drain)数字输出由片上外设控制，高电平为高阻态，低电平接VSS复用推挽输出(Alternatefunctionpush-pull)数字输出由片上外设控制，高电平接VDD，低电平接VSS通过配置GPIO的端口配置寄存器，端口可以配置成以下8种模式浮空/上拉/下拉输入施密特触发器原理输入VTH

VTL输出

10输出0

输入输出有两个稳态对于输入负向递减和正向递增有不同的门限施密特触发器1

VTL

VTH浮空/上拉/下拉输入下面的按键电路GPIO该配置成什么模式？模拟输入开漏/推挽输出VddP-MOSN-MOSVssVddP-MOSN-MOSVssG-

Gate栅极D-

Drain

漏极S-

Source

源极交替导通0-

N闭合，

P断开1-

N断开，

P闭合开漏推挽P-MOS断开开漏输出能够方便的实现“逻辑与”功能利用外部电路的驱动能力，减少芯片内部的驱动通过上拉电阻实现5V输出，完成电平匹配功能开漏/推挽输出下面的电路应该配置成什么模式？复用开漏/推挽输出GPIO的最大输出速度应该如何选择最大输出速度？原则：选择满足要求的最小值场景2：USB-FullSpeed

（全速）场景1：驱动LED250ns最大输出速度=2MHz0

50

10015020025030035040045050ns最大输出速度=10MHz0

255075

100125

150

1752002255ns

10ns

5ns最大输出速度=50MHz0

102030405060708090功耗增加125ns125ns25ns25ns500250100GPIO的HAL库操作函数类型函数原型功能描述初始化及复位函数HAL_GPIO_Init()GPIO初始化函数HAL_GPIO_DeInit()复位选定的端口引脚到初始状态引脚功能操作函数HAL_GPIO_ReadPin()读取选定的端口引脚的电平状态HAL_GPIO_WritePin()设置选定的端口引脚输出高电平或低电平HAL_GPIO_TogglePin()设置选定端口引脚的电平状态翻转HAL_GPIO_LockPin()锁定引脚配置，而不是锁定引脚的输入或输出状态HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()外部中断处理函数HAL_GPIO_EXTI_Callback()中断回调函数示例1：阻塞方式实现LED闪烁功能描述：利用两个GPIO引脚输出高、低电平控制两个发光二极管，并按一定时间间隔改变IO引脚电平，达到灯光闪烁的效果。（省略了限流电阻）示例2：非阻塞方式实现LED灯闪烁HAL_Delay()函数是阻塞式的，即CPU在等待期间无法执行其他任务。因此，在处理实时任务或对执行速度有较高要求的应用中，应谨慎使用此函数。在这些情况下，可以考虑使用其他非阻塞式延迟方法，如使用计时器事件或基于RTOS（实时操作系统）的定时器。在HAL库中，我们可以利用内核外设SysTick实现延时，同时可以不阻塞（non-block）程序运行。SysTick定时器的寄存器有4个，分别为控制和状态（CTRL）寄存器、重装值（LOAD）寄存器、当前值（VAL）寄存器和定时校验（CALIB）寄存器。当SysTick定时器配置为默认的1KHz时，uwTick就会每隔1ms加1，不断累加记录整个系统的运行时间。因此，我们可以把uwTick称为系统时间。示例2非阻塞方式实现点灯效果while(1)

{

staticuint32_ttemp1

=0; //临时变量，用于记录当前系统时间staticuint32_ttemp2=0;

if(HAL_GetTick()>=temp1

+1000){ //延时1000ms HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_0); //LED1状态翻转

temp1

=HAL_GetTick(); //更新为当前时间

}

if(HAL_GetTick()>=temp2

+1000){ //延时1000ms HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_1); //LED2状态翻转

temp2

=HAL_GetTick(); //更新为当前时间

}

}蓝桥杯考点分析第7届LED状态显示第8届LED状态显示：用4个LED组成流水灯，先从左向右依次点灯，执行10次，然后反方向从右向左点灯，也执行10次。按键按键：常见的输入设备，按下导通，松手断开按键的电路设计外接上拉电阻内部上拉电阻内部下拉内部上拉3.3V3.3V按键消抖按键抖动：由于按键内部使用的是机械式弹簧片来进行通断的，所