3、初识stm32——GPIO

GPIO

GPIO，通用I/O端口。
在嵌入式系统中，经常需要控制许多结构简单的外部设备或者电路，这些设备有的需要通过CPU控制，有的需要CPU提供输入信号。

对设备的控制，使用传统的串口或者并口就显得比较复杂，所以，在嵌入式微处理器上通常提供了一种“通用可编程“I/O端口”，也就是GPIO。
一个GPIO端口至少需要两位寄存器，一个做控制用的“通用IO端口控制寄存器”，还有一个是存放数据的“通用I/O端口数据寄存器”。
数据寄存器的每一位是和GPIO的硬件引脚对应的，而数据的传递方向是通过控制寄存器设置的，通过控制寄存器可以设置每一位引脚的数据流向
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、控制以及采集的功能。

STM32103VET6 GPIO引脚

STM32103VET6总共有100个引脚，其中GPIO口有80个。
在这里插入图片描述
STM32F10x系列引脚分类

引脚分类	引脚说明
电源	（VBAT）、（VDD VSS）、（VDDA VSSA）、（VREF+VREF-）等
晶振 IO	主晶振 IO，RTC（实时时钟）晶振 IO
下载IO	用于JTAG下载的IO：JTMS、JTCK、JTDI、JTDO、NJTRST
BOOT IO	BOOT0，BOOT1用于设置系统的启动方式
复位 IO	NRST，用于外部复位
上面5部分IO组成单片机最小系统
32	专用器件接专用总线，如 I2C，SPI，SDIO，FSMC，DCMI等总线的器件要接到专用的IO
	普通的元器件接到GPIO，比如蜂鸣器，LED，按键等需要接到普通GPIO口
	如果还有剩下的IO，根据扩展需求置空或者引出

每个GPIO端口都有两个32位配置寄存器（GPIOx_CRL,GPIOx_CRH），两个32位数据寄存器(GPIOx_IDR,GPIOx_ODR)，一个32位置位、复位寄存器(GPIOx_BSRR)，一个16位复位寄存器(GPIOx_BRR)和一个32位锁定寄存器(GPIOx_LCKR).

IO 端口位的基本结构

在这里插入图片描述

IO引脚电压保护措施，当正常IO口电压低于VDD(3.3V)，由于反向二极管，VDD向IO口、IO口向VSS均没有电流；当IO口电压略高于VDD时，电流流出VDD端；当IO口电压低于VSS时，电流由VSS流出IO口，从而保护了芯片内部电路。但是这个电路还不足以保护芯片被脉冲电流烧毁。
当数据写入ODR输出数据寄存器，输出控制确定两个MOS管高低电平，输出IO口是0 V还是3.3 V.

推挽输出

INT端由ODR输出寄存器输出的1或者0，经过反相器变成0或者1。若经过反相器为0，则PMOS基极为0，Ug<Us，PMOS管导通（NMOS截止），则OUT电压等于VDD为3.3V;若经过反相器为1，则NMOS基极为1，Ug>Us，NMOS管导通（PMOS截止），则OUT电压等于0。寄存器输出1，则VDD向OUT推（灌）电流，寄存器输出0，NMOS接地端向OUT挽（拉）电流，高电平由VDD决定，低电平由VSS决定，故称推挽输出。优点效率比较高，电流大（可以直接点亮LED灯），驱动能力强
开漏输出

INT 输出0，经过反相器变为1，Ug>Us，NMOS管导通，OUT 输出0；INT 输出1，经过反相器变为0，NMOS管截止，OUT输出1。缺点：由于存在较大的上拉电阻，只能输出低于VDD的电平，不能输出高电平，电压由VDD和上拉电阻确定

ODR端口输出数据寄存器
&emsp32位，低16位有效，对应16个GPIO端口引脚。输出数据时候，可以直接修改ODR，也可以修改BSRR位设置/清除寄存器，低16位置位，写1有效，置1；高16位清0，写1有效，清零。还有BRR端口位清除寄存器，32位低16位有效，相当于BSRR寄存器的高16位。若同时清0置1，则置1有效。
复用功能输出：内容来自片上外设，如串口输出。
IDR（INPUT DATA REGISTER）数据输入寄存器：32位低16位有效，只读，0：外部输入0； 1：外部输入1。

当IO口输入电流，到达位置1的复合开关，CRL被配置成上拉输入或者下拉输入，BSRR置位写1或者清除写1，置位或清除输出寄存器。电流TTL施密特触发器起门限作用，将高于TTL高电平2V的置1，低于TTL低电平1.2V的置0，然后输入IDR对应的位设为0，或者1。
复用功能输入，电流不经过IDR这条电路，进入外设寄存器。
模拟输入不经过触发器，比如ADC采集。（模拟输出DAC也不经过输出寄存器，直接输出到IO口）