一、GPIO简介

        GPIO 是通用输入输出端口的简称，简单来说就是 STM32 可控制的引脚，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、控制以及数据采集的功能。STM32 芯片的 GPIO 被分成很多组，每组有 16 个引脚，如型号为 STM32F4IGT6 型号的芯片有 GPIOA、GPIOB、GPIOC 至 GPIOI 共 9 组 GPIO，芯片一共 176 个引脚，其中 GPIO 就占了一大部分，所有的 GPIO 引脚都 有基本的输入输出功能。

最基本的输出功能是由 STM32 控制引脚输出高、低电平，实现开关控制，如把 GPIO 引脚接入 到 LED 灯，那就可以控制 LED 灯的亮灭，引脚接入到继电器或三极管，那就可以通过继电器或 三极管控制外部大功率电路的通断。 最基本的输入功能是检测外部输入电平，如把 GPIO 引脚连接到按键，通过电平高低区分按键是 否被按下。

这是GPIO 硬件结构框图，就可以从整体上深入了解 GPIO 外设及它的各种应用模式。

1.GPIO口的工作模式

（1）、4种输入模式
（1）GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入
（2）GPIO_Mode_IPU 上拉输入
（3）GPIO_Mode_IPD 下拉输入
（4）GPIO_Mode_AIN 模拟输入

（2）、4种输出模式 
（5）GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出
（6）GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出
（7）GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出
（8）GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出

（3）、4种最大输出速度

（1）2MHZ  (低速)
（2）25MHZ  (中速)
（3）50MHZ  (快速)
（4）100MHZ  (高速)

以下为这些模式进行简单的解析：

1.1 输入模式 (上拉/下拉/浮空)

在输入模式时，施密特触发器打开，输出被禁止。数据寄存器每隔 1 个 AHB1 时钟周期更新一 次，可通过输入数据寄存器 GPIOx_IDR 读取 I/O 状态。其中 AHB1 的时钟如按默认配置一般为 180MHz。 用于输入模式时，可设置为上拉、下拉或浮空模式。

1.2 输出模式 (推挽/开漏，上拉/下拉)

在输出模式中，输出使能，推挽模式时双 MOS 管以方式工作，输出数据寄存器 GPIOx_ODR 可 控制 I/O 输出高低电平。开漏模式时，只有 N-MOS 管工作，输出数据寄存器可控制 I/O 输出高 阻态或低电平。输出速度可配置，有 2MHz25MHz50MHz100MHz 的选项。此处的输出速度即 I/O 支持的高低电平状态最高切换频率，支持的频率越高，功耗越大，如果功耗要求不严格，把速度 设置成最大即可。 此时施密特触发器是打开的，即输入可用，通过输入数据寄存器 GPIOx_IDR 可读取 I/O 的实际 状态。

用于输出模式时，可使用上拉、下拉模式或浮空模式。但此时由于输出模式时引脚电平会受到 ODR 寄存器影响，而 ODR 寄存器对应引脚的位为 0，即引脚初始化后默认输出低电平，所以在 这种情况下，上拉只起到小幅提高输出电流能力，但不会影响引脚的默认状态。

1.3 复用功能 (推挽/开漏，上拉/下拉)

复用功能模式中，输出使能，输出速度可配置，可工作在开漏及推挽模式，但是输出信号源于其 它外设，输出数据寄存器 GPIOx_ODR 无效；输入可用，通过输入数据寄存器可获取 I/O 实际状 态，但一般直接用外设的寄存器来获取该数据信号。 用于复用功能时，可使用上拉、下拉模式或浮空模式。同输出模式，在这种情况下，初始化后引 脚默认输出低电平，上拉只起到小幅提高输出电流能力，但不会影响引脚的默认状态。

1.4模拟输入输出模式

模拟输入输出模式中，双 MOS 管结构被关闭，施密特触发器停用，上/下拉也被禁止。其它外设 通过模拟通道进行输入输出。 通过对 GPIO 寄存器写入不同的参数，就可以改变 GPIO 的应用模式，再强调一下，要了解具 体寄存器时一定要查阅《STM32F4xx 参考手册》中对应外设的寄存器说明。在 GPIO 外设中， 通过设置“模式寄存器 GPIOx_MODER”可配置 GPIO 的输入/输出/复用/模拟模式，“输出类型 寄存器 GPIOx_OTYPER”配置推挽/开漏模式，配置“输出速度寄存器 GPIOx_OSPEEDR”可选 2/25/50/100MHz 输出速度，“上/下拉寄存器 GPIOx_PUPDR”可配置上拉/下拉/浮空模式。

2、实践：使用寄存器点亮LED灯

2.1 下载程序软件keil5 uVision5

2.2  在STM32开发板上使用寄存器来点亮LED灯是一种常见的做法。

下面是一个简单的示例，展示如何通过配置寄存器来控制STM32开发板上的GPIO引脚以点亮LED灯。

下面是一个使用寄存器来点亮LED灯的示例代码（以CMSIS标准库为例）：

#include "stm32f4xx.h"

int main(void) {
    // 使能GPIOA时钟
    RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOAEN;

    // 配置PA5引脚为推挽输出
    GPIOA->MODER |= GPIO_MODER_MODER5_0;
    GPIOA->MODER &= ~GPIO_MODER_MODER5_1;

    while (1) {
        // 点亮LED
        GPIOA->BSRRL = GPIO_BSRR_BS_5;

        // 延时
        for (int i = 0; i < 1000000; i++);

        // 熄灭LED
        GPIOA->BSRRH = GPIO_BSRR_BR_5;

        // 延时
        for (int i = 0; i < 1000000; i++);
    }
}

       如果你需要LED展示不同的花样，你可以参考以下代码：

首先，初始化GPIO时钟

想要只有红灯亮，就要关闭另外两个灯

当按下key1是红灯，按下key2是绿灯，同时按下key1和key2是蓝灯，代码如下：

————————————————整体代码为：

#include "stm32F4xx.h"
#include "stm32f4xx_conf.h"
#include "stdio.h"

void delay(uint32_t ms)
{
  for(;ms!=0;ms--);


}

int main(void)
{
	
	  GPIO_InitTypeDef gpio_info;
	 
	  RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOH,ENABLE);
	 
	   gpio_info.GPIO_Mode = GPIO_Mode_OUT;
	   gpio_info.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
	   gpio_info.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10|GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_12;
     gpio_info.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_UP;
     gpio_info.GPIO_Speed = GPIO_Low_Speed;
	
	   GPIO_Init(GPIOH,&gpio_info);
	
	
	   RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);
	
	   gpio_info.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
	   gpio_info.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
	   gpio_info.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
     gpio_info.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
     gpio_info.GPIO_Speed = GPIO_Low_Speed;
		 
		 GPIO_Init(GPIOA,&gpio_info);
		 
		 
		 RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOC,ENABLE);
		 
		 gpio_info.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN;
	   gpio_info.GPIO_OType = GPIO_OType_PP;
	   gpio_info.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
     gpio_info.GPIO_PuPd = GPIO_PuPd_NOPULL;
     gpio_info.GPIO_Speed = GPIO_Low_Speed;
		 
		 GPIO_Init(GPIOC,&gpio_info);
	
	
	 GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_11|GPIO_Pin_12);


	while(1)
		{
			
			uint8_t key1=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA,GPIO_Pin_0);
			
			uint8_t key2=GPIO_ReadInputDataBit(GPIOC,GPIO_Pin_13);
			
			if (key1 == 1)
			{
			  GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_10);//µãÁÁºìµÆ
			}
			else
			{
			  GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_10);//ϨÃðºìµÆ
			}
			
			
			
			if (key2 == 1)
			{
			  GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_11);//µãÁÁÂ̵Æ
			}
			else
			{
			  GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_11);//ϨÃðÂ̵Æ
			}
				
			
			
			if (key1 == 1 && key2 == 1)
			{
				GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_10);//ϨÃðºìµÆ
				GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_11);//ϨÃðÂÌµÆ 
				delay(0xFFFFFF);
			  GPIO_ResetBits(GPIOH,GPIO_Pin_12);//µãÁÁÀ¶µÆ
			}
			else
			{
			  GPIO_SetBits(GPIOH,GPIO_Pin_12);//ϨÃðÀ¶µÆ
			}
			
		 
		}
}

2.3下载验证

把编译好的程序下载到开发板并复位，可看到板子上的 LED 红灯被点亮。                         

通过操作寄存器，可以实现对STM32外设的控制。希望本文能帮助您了解STM32开发，并享受嵌入式系统带来的乐趣和挑战，有错误的地方欢迎大家指点。

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