GPIO功能描述　　

　　STM32F103ZET6共有112个IO可用于GPIO（部分IO也可用作其他功能，如USART、IIC等），每16个作为一组，共分为7组，分别记做GPIOA、GPIOB…GPIOG，每组中的各个GPIO分别记做Px0~Px15，如对于GPIOA，对应PA0、PA1…PA15，把每组GPIO的Px0-Px7称作GPIO的低8位端口，Px8-Px15称作高8位端口。
每一组GPIO由一套共7个寄存器控制，分别是：

  • GPIOx_CRL：配置（低8位端口）
  • GPIOx_CRH：配置（高8位端口）
  • GPIOx_IDR：输入数据
  • GPIOx_ODR：输出数据或输入上下拉选择
  • GPIOx_BSRR：置位/复位（高16bit复位，低16bit置位）（复位即清零）
  • GPIOx_BRR：复位
  • GPIOx_LCKR：锁定

详细的寄存器地址映像如下图：

其中CRL和CRH寄存器中的CNF[1:0]和MODE[1:0]对应的意义如下表：

复位期间和刚复位后，复用功能未开启，IO端口被配置成浮空输入模式。
所有端口都有外部中断功能。
在输入模式下由ODR寄存器控制上拉还是下拉。

复用功能：使用复用功能前，必须先配置CRL/CRH寄存器（STM32参考手册8.1.11节对各个外设的IO配置有详细说明）。
如果把端口配置成复用输出功能，则引脚和输出寄存器断开，并和片上外设的输出信号连接。
如果软件把一个GPIO脚配置成复用输出功能，但是外设没有被激活，它的输出将不确定。

IO复用功能重映射

同一个外设可以被映射到不同的端口上去，比如USART1的TX/RX引脚，即可以映射到PA9、PA10，也可以映射到PB6、PB7。此功能通过AFIO寄存器组来配置，可以重映射的接口包括：

  • LSE振动器引脚OSC32_IN/OSC32_OUT
  • 外部振荡器引脚OSC_IN/OSC_OUT
  • CAN1、CAN2
  • JTAG/SWD
  • ADC1、ADC2的外部触发注入转换、外部触发规则转换引脚
  • TIM5_CH1-CH4、TIM4_CH1-CH4、TIM2_CH1~CH4、TIM1_…
  • USART3、USART2、USART1
  • I2C1
  • SPI1、SPI3

AFIO寄存器如下图：

配置注意事项：

  • 配置STM32任何外设的时候，都要先使能该外设的时钟。
  • 可使用位带操作单独控制某个bit
  • STM32F1单个IO最大可以提供25mA电流。LED驱动电流在10~50mA，电流越大寿命越短，使用推挽输出；板上蜂鸣器驱动电流30mA，使用推挽输出，三极管扩流。
  • IO口作为输入时，如果外部没有上下拉电阻，则需要在STM32F1内部设置上下拉

实战

我所使用的开发板上有2个LED，3个按键分别是：

  • LED0接PB5，低电平亮
  • LED1接PE5，低电平亮
  • KEY_UP接PA0，按下高电平(可用作唤醒功能)
  • KEY_0接PE4，按下低电平
  • KEY_1接PE3，按下低电平
  • KEY_2接PE2，按下低电平

计划实现的功能（功能之间互斥）：

  1. LED闪烁
    LED0每隔500ms翻转一次
  2. 按键控制LED0和LED1
    按下并松开KEY_0，翻转LED0
    按下并松开KEY_1，翻转LED1
    按下并松开KEY_2，翻转LED0和LED1
  3. 按下KEY_UP, LED0和LED1亮，松开灭

代码实现：
　　Cortex-M系列的位带功能特别适合这种需要操作单个bit位的场景，所以本示例中的IO口输出和检测高低电平都用位带操作实现，位带操作的详细介绍参见《Cortex-M3权威指南》的5.5节。

　　共有两个位带区，0x20000000和0x40000000起始的1M字节范围，分别位于SARM和外设寄存器区，我们要操作的GPIO位于第二个位带区，但是我们可以把接口做成兼容二者。

　　代码中会用到我们上一节中写的延时函数。

把LED和key的代码合在一起，放在led_key.c文件中
led_key.h

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#ifndef LED_KEY_H
#define LED_KEY_H
#include "common.h"

#define LED0        PBout(5)
#define LED1        PEout(5)

#define KEY_PRESSED 0
#define KEY_RELEASE 1

#define KEY_UP      0
#define KEY_0       1
#define KEY_1       2
#define KEY_2       3

void led_key_init(void);
int KeyScan(u32 key);
#endif

led_key.c

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#include "led_key.h"
#include "common.h"
#include "delay.h"

void led_key_init(void)
{
    // 开启GPIOA、GPIOB和GPIOE的时钟
    SETUP_BIT(RCC->APB2ENR, 2); // GPIOA时钟使能
    SETUP_BIT(RCC->APB2ENR, 3); // GPIOB时钟使能
    SETUP_BIT(RCC->APB2ENR, 6); // GPIOE时钟使能

    // 初始化LED0(PB5)、LED1(PE5)
    SET_BITS(GPIOB->CRL, 21, 20, 1); // PB5 mode
    SET_BITS(GPIOB->CRL, 23, 22, 0); // PB5 推挽输出
    SET_BITS(GPIOE->CRL, 21, 20, 1); // PE5 mode
    SET_BITS(GPIOE->CRL, 23, 22, 0); // PE5 推挽输出

    LED0 = 0;
    LED1 = 0;

    // 初始化- KEY_UP接PA0，KEY_0接PE4，KEY_1接PE3，KEY_2接PE2
    SET_BITS(GPIOA->CRL, 1, 0, 0); // PA0输入模式
    SET_BITS(GPIOA->CRL, 3, 2, 0x2); // 上下拉模式
    CLR_BIT(GPIOA->ODR, 0); // 下拉
    SET_BITS(GPIOE->CRL, 17, 16, 0); // PE4输入模式
    SET_BITS(GPIOE->CRL, 19, 18, 0x2); // 上下拉模式
    SETUP_BIT(GPIOE->ODR, 4); // 上拉
    SET_BITS(GPIOE->CRL, 13, 12, 0); // PE3输入模式
    SET_BITS(GPIOE->CRL, 15, 14, 0x2); // 上下拉模式
    SETUP_BIT(GPIOE->ODR, 3); // 上拉
    SET_BITS(GPIOE->CRL, 9, 8, 0); // PE2输入模式
    SET_BITS(GPIOE->CRL, 11, 10, 0x2); // 上下拉模式
    SETUP_BIT(GPIOE->ODR, 2); // 上拉
}

int CheckKeyPressed(u32 key)
{
    switch (key) {
        case KEY_UP:
            return PAin(0)?KEY_PRESSED:KEY_RELEASE;
        case KEY_0:
            return PEin(4)?KEY_RELEASE:KEY_PRESSED;
        case KEY_1:
            return PEin(3)?KEY_RELEASE:KEY_PRESSED;
        case KEY_2:
            return PEin(2)?KEY_RELEASE:KEY_PRESSED;
    }
    return KEY_RELEASE;
}

int KeyScan(u32 key)
{
    if (CheckKeyPressed(key) == KEY_PRESSED) {
        delay_ms(10); // 去抖动
        if (CheckKeyPressed(key) == KEY_PRESSED) {
            return KEY_PRESSED;
        }
    }

    return KEY_RELEASE;
}

main()函数中3个功能每次只能开启一个，剩下的两个要屏蔽掉
main.c

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#include "common.h"
#include "led_key.h"
#include "delay.h"
#include "sys.h"

int main(void)
{
    int key0_pressed = 0;
    int key1_pressed = 0;
    int key2_pressed = 0;
    Stm32_Clock_Init();
    delay_init(72);
    led_key_init();

    while (1) {
        // 功能1 闪烁LED0
        #if 0
        LED0 = ~LED0;
        delay_ms(500);
        #endif

        // 功能2 按键控制LED0和LED1
        #if 0
        if (KeyScan(KEY_0) == KEY_PRESSED) {
            key0_pressed = 1;
        } else if (key0_pressed){
            key0_pressed = 0;
            LED0 = ~LED0;
        }

        if (KeyScan(KEY_1) == KEY_PRESSED) {
            key1_pressed = 1;
        } else if (key1_pressed){
            key1_pressed = 0;
            LED1 = ~LED1;
        }

        if (KeyScan(KEY_2) == KEY_PRESSED) {
            key2_pressed = 1;
        } else if (key2_pressed){
            key2_pressed = 0;
            LED0 = ~LED0;
            LED1 = ~LED1;
        }
        #endif

        // 功能3 按键控制LED0和LED1，支持长按
        #if 1
        if (KeyScan(KEY_UP) == KEY_PRESSED) {
            LED0 = 0;
            LED1 = 0;
        } else {
            LED0 = 1;
            LED1 = 1;
        }
        #endif

        delay_ms(10);
    }
}