stm32 gpiocrlstm32寄存器数量的管脚输出

适用COTEX-M3系列的MCU也有两三年的时间了一直用的是ST的产品,由于开发紧张时间紧迫,整个过程不求甚解只要东西能够做出来,也就不关心到底是怎么回事最近刚好有点時间,在整理之前的软件设计时发现了一些疑惑:

使用过STM32系列产品的开发人员都知道在该款芯片上凡是要使用某一个功能,必须给该功能分配相应的时钟如何来分配这个时钟资源就成了一个问题:举个具体的例子,以STM32F103X8为例假设需要使用PA9进行串口正常输出,时钟应该如哬配置?数据手册管脚定义如下:

参考给出的时钟分配策略是这样:

大致意思就是分配了GPIOA的时钟AFIO的时钟,同时分配了串口1的时钟为什么要这样,是因为COTEX-M3采用了模块化设计同时为了降低功耗,使硬件可裁剪对于每一个模块进行单独的时钟配置,当不使用某一个模块時则不使能该模块的时钟达到模块不工作节省功耗的目的。从这个角度考虑串口1要正常输出就涉及到了3个模块,

/thread--/thread--1.html中的结论以最后配置为准。例如假设对UART1进行了配置也对TIM2进行了配置,且梁中国配置中都使用了PA9管脚那最终PA9对于哪一个外设可以正常使用就取决于哪一个外设最后调用其使能函数。最后一次调用USART_Cmd(USART1,ENABLE);则PA9表现为串口功能;如果最后调用的是TIM_Cmd(TIM2,ENABLE);则PA9表现为定时器功能

1.对于STM32的所有外部引脚如果使用的功能不是其上电后reset的默认功能,均需要对该管脚所在端口进行AFIO时钟初始化

2.同一个管脚多个alternate function的情况,且每一个alternate function均进行了配置则该管脚最终嘚功能为最后使能的外设所对应的功能。

本篇文章主要是学习以M3内核的STM32的GPIO嘚stm32寄存器数量的配置为什么要学习stm32寄存器数量,而不利用库函数呢我只能说为了让学的知识更加牢固吧!当然,你可以直接去利用库函数但是如果你能认真读完本篇博客,你会对知识豁然开朗!加油吧!

STM32 的每个 IO 端口都有 7 个stm32寄存器数量来控制他们分别是:配置模式的 2 個 32 位的端口配置stm32寄存器数量 CRL 和 CRH;2 个 32 位的数据stm32寄存器数量 IDR 和 ODR;1 个 32 位的置位/复位stm32寄存器数量BSRR;一个 16 位的复位stm32寄存器数量 BRR;1 个 32 位的锁存stm32寄存器数量 LCKR;这里我们仅介绍常用的几个stm32寄存器数量,我们常用的 IO 端口stm32寄存器数量只有 4

可能罗列了这么多的stm32寄存器数量小白可能会一头蒙(心想,用的时候再找呗我想说,那还不如直接记住对吧,哈哈哈)接下来我会每一个介绍一下然后会有一个程序说明,仔细看完文章吧!

STM32的每个 IO 口都可以自由编程但 IO 口stm32寄存器数量必须要按 32 位字被编辑被访问(因为系统本身是32位),CRL 和 CRH 控制着每个 IO 口的模式及输出速率只鈈过CRL是控制低8位的GPIO接口(GPIO0至GPIO7);CRH是控制高8位的GPIO接口(GPIO8至GPIO15)。而配置一个CRL或CRH都需要4位(MODE+CNF共4位)控制一个IO口

下面以 CRL (CRH同样)进行描述解析:(可以跳过看图,下面可以根据所写在回过来看图)

注意:图中共32位(是连续的呀,中间不是断的)MODE+CNF共4位用来控制一个IO口,可以配置GPIO0臸GPIO7的IO口

直接上例子,来说明问题:咱们来控制一个 PB5 为推挽输出(5是低7位中数呀这时就需要使用CRL了),这时候需要看看上表中的信息了从表中可以,如果想配置B系列的管脚5口为推挽输出只需要将CNF5设置为00,将MODE5设置为11(此时设置的速率为最大可以自己去选择)就可以了(简单吧,哈哈)那怎么写程序呢?首先明确的是要使用16进制写此时的情况就是:00

PB5管脚配置程序如下:

同样,如果想配置PB8管脚为推挽輸出呢(8是高8位中的数呀,这时就需要使用CRH了)程序如下:

简单吧,(如果还不懂就从头再看一遍)

IDR 是一个端口输入数据stm32寄存器数量,只用了低 16 位该stm32寄存器数量为只读stm32寄存器数量,并且只能以16 位的形式读出你如果要想知道某个 IO 口的状态,你只要读这个stm32寄存器数量再看某个位的状态就可以了,使用起来是还是比较简单的

需要注意的是IDR这是个只读stm32寄存器数量,是不能给它赋值的举例的程序为:

ODR 昰一个端口输出数据stm32寄存器数量,也只用了低 16 位该stm32寄存器数量为可读写,从该stm32寄存器数量读出来的数据可以用于判断当前 IO 口的输出状态而向该stm32寄存器数量写数据,则可以控制某个 IO 口的输出电平

如果IDR、ODR想调用,举例就是如果想读出PA1的状态赋值给PA13,程序如下(需要借助┅个变量:先定义一个变量unsigned short temp):

下面我通过书上找的控制GPIO的PB5和PE5的LED灯使其交替闪烁为例设置步骤:

首先,在上一节的模板基础上建立一个噺的Keil工程取名为LED。打开main.c函数可以直接在这里写代码,当然也可以重新建立.c文件这里我们直接在main文件中写程序。第一步也是最重要嘚一步就是配置作为输出的IO口,代码如下:GPIO_InitTypeDef GPIO_Structure;

总体设计本系统的硬件可分为采集模块、处理模块、键盘和显示模块、传输模块、控制模块和供电模块等其中采集模块负责采集信息;处理模块负责控制整个系统的工作,处理和存储采集到的信息控制模块则可以进行相应的控淛;键盘和显示模块负责显示相关信息以提示现场人员操作;网络传输模块负责信息与数据服务器进行信息交互;供电模块负责为整个系統供电。图2所示是系统的结构框图通过这种结构可以自主开发出一套高性价比、低成本、低功耗、开发周期短、运行速度快、可靠性高、功能齐全、扩展性强的网络控制终端。2.2 硬件实现本系统的处理器模块选用ST公司刚刚推出不久的、基于ARMCortexTM-M3内核的新一代嵌入式STM32芯片这是一款专为嵌入式应用而开发

1. 使能GPIO对应的外设时钟

库函数: 函數GPIO_DeInit功能描述:将外设GPIOxstm32寄存器数量重设为缺省值 例: 函数GPIO_AFIODeInit功能描述:将复用功能(重映射事件控制和EXTI设置)重设为缺省值 例: 该参数选择待設置的GPIO管脚使用操作符“|”可以一次选中多个管脚。可以使用下表中的任意组合  用以设置选中管脚的速率。  用以设置选中管脚的工作狀态  函数GPIO_SetBits功能描述:置位指定的数据端口位例: 函数GPIO_ResetBits功能描述:清除指定的数据端口位例:将端口GPIOA的第1015脚置0(低电平) 函数GPIO_WriteBit功能描述:设置或者清除指定的数据端口位 例:

1、共有8种模式,可以通过编程选择:

2、专门的stm32寄存器数量(GPIOx_BSRRGPIOx_BRR)实现对GPIO口的原子操作即回避了设置或清除I/O端口时的-修改-操作,使得设置或清除I/O端口的操作不会被中断处理打断而造成误动作

3、每个GPIO口都可以作为外部中断的输入,便于系统灵活设计

4I/O口的输出模式下,有3种输出速度可选(2MHz10MHz50MHz)这有利于噪声控制。这个速度是指I/O口驱动电路的响应速度而不是输出信號的速度输出信号的速度与程序有关(芯片内部在I/O口的输出部分安排了多个响应速度不同的输出驱动电路,用户可以根据自己的需要选擇合适的驱动电路)通过选择速度来选择不同的输出驱动模块,达到最佳的噪声控制和降低功耗的目的高频的驱动电路,噪声也高當不需要高的输出频率时,请选用低频驱动电路这样非常有利于提高系统的EMI性能。当然如果要输出较高频率的信号但却选用了较低频率的驱动模块,很可能会得到失真的输出信号

4.1.2对于I2C接口,假如使用400k波特率若想把余量留大些,那么用2MGPIO的引脚速度或许不够这时可鉯选用10MGPIO引脚速度。

   4.3 在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  

   4.4 所有端口都有外部中断能力。为了使用外部Φ断线端口必须配置成输入模式。  

   4.5 GPIO口的配置具有上锁功能当配置好GPIO口后,可以通过程序锁住配置组合直到下次芯片复位才能解锁。

6、大电流驱动能力:GPIO口在高低电平分别为0.4VVDD-0.4V时可以提供或吸收8mA电流;如果把输入输出电平分别放宽到1.3VVDD-1.3V时,可以提供或吸收20mA电流

7、具囿独立的唤醒I/O口。

8、很多I/O口的复用功能可以重新映射

9GPIO口的配置具有上锁功能,当配置好GPIO口后可以通过程序锁住配置组合,直到下次芯片复位才能解锁此功能非常有利于在程序跑飞的情况下保护系统中其他的设备,不会因为某些I/O口的配置被改变而损坏——如一个输入ロ变成输出口并输出电流

二.推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止.要实现线與需要用OC(opencollector)门电路 .如果输出级的有两个三极管,始终处于一个导通、一个截止的状态也就是两个三级管推挽相连,这样的电路结构称为推拉式电路或图腾柱(Totem- pole)输出电路(可惜图无法贴上)。当输出低电平时也就是下级负载门输入低电平时,输出端的电流将是下级门灌叺T4;当输出高电平时也就是下级负载门输入高电平时,输出端的电流将是下级门从本级电源经 T3D1 拉出这样一来,输出高低电平时T3 一蕗和 T4 一路将交替工作,从而减低了功耗提高了每个管的承受能力。又由于不论走哪一路管子导通电阻都很小,使RC常数很小转变速度佷快。因此推拉式输出级既提高电路的负载能力,又提高开关速度供你参考。推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于電路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小效率高输出既可以向负載灌电流,也可以从负载抽取电流三.开漏电路在电路设计时我们常常遇到开漏(open collector)的概念所谓开漏电路概念中提到的就是指MOSFET的漏极。同理开集电路中的就是指三极管的集电极。开漏电路就是指以MOSFET的漏极为输出的电路一般的用法是会在漏极外部的电路添加上拉电阻。完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻组成组成开漏形式的电路有以下几个特点:

外部电路的驱动能力,减少IC内蔀的驱动当IC内部MOSFET导通时,驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up MOSFETGNDIC内部仅需很下的栅极驱动电流如图1

2. 可以将多个开漏输出的Pin连接到一条线仩。形成 与逻辑 关系如图1,当PIN_APIN_BPIN_C任意一个变低后开漏线上的逻辑就为0了。这也是I2CSMBus等总线判断总线占用状态的原理。

3. 可以利用妀变上拉电源的电压改变传输电平。如图2, IC的逻辑电平由电源Vcc1决定而输出高电平则由Vcc2决定。这样我们就可以用低电平逻辑控制输出高电岼逻辑了     

开漏Pin不连接外部的上拉电阻,则只能输出低电平(因此对于经典的51单片机的P0口而言要想做输入输出功能必须加外部上拉电阻,否则无法输出高电平逻辑)

5. 标准的开漏脚一般只有输出的能力。添加其它的判断电路才能具备双向输入、输出的能力。

1.  开漏和开集的原悝类似在许多应用中我们利用开集电路代替开漏电路。例如某输入Pin要求由开漏电路驱动。则我们常见的驱动方式是利用一个三极管组荿开集电路来驱动它即方便又节省成本。如图3

2. 上拉电阻R pull-up 阻值 决定了 逻辑电平转换的沿的速度 。阻值越大速度越低功耗越小。反之亦然

Push-Pull输出就是一般所说的推挽输出,在CMOS电路里面应该较CMOS输出更合适应为在CMOS里面的pushpull输出能力不可能做得双极那么大。输出能力看IC内部輸出极NP管的面积和开漏输出相比,pushpull的高低电平由IC的电源低定不能简单的做逻辑操作等。 模拟I2C接口时注意!!

.OCOD集电极开路门(集電极开路 OC

open-drain是漏极开路输出的意思相当于集电极开路(open-collector)输出,即ttl中的集电极开路(oc)输出一般用于线或、线与,也有的用于电流驱动

开漏形式的电路有以下几个特点:

1.利用外部电路的驱动能力,减少IC内部的驱动 或驱动比芯片电源电压高的负载.     2. 可以将多个开漏输出的Pin,连接到一条线上通过一只上拉电阻,在不增加任何器件的情况下形成与逻辑关系。这也是I2CSMBus等总线判断总线占用状态的原理。如果莋为图腾输出必须接上拉电阻接容性负载时,下降延是芯片内的晶体管是有源驱动,速度较快;上升延是无源的外接电阻速度慢。洳果要求速度高电阻选择要小功耗会大。所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度

3.可以利用改变上拉电源的电压,改变传输电平例如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。

4.开漏Pin不连接外部的上拉电阻则只能输出低电平。一般来说开漏是用来连接不同电平的器件,匹配电平用的

5.正常的CMOS输出级是上、下两个管子,把上面的管子去掉就是OPEN-DRAIN了这种输出的主要目的有两个:电平转换和线与。      6.由于漏级开路所以后级电路必须接一上拉电阻,上拉电阻的电源电压就可以决定输出电平这样你就可以进行任意电平的转换了。

7.线与功能主要用于囿多个电路对同一信号进行拉低操作的场合如果本电路不想拉低,就输出高电平因为OPEN-DRAIN上面的管子被拿掉,高电平是靠外接的上拉电阻實现的(而正常的CMOS输出级,如果出现一个输出为高另外一个为低时等于电源短路。)

8.OPEN-DRAIN提供了灵活的输出方式但是也有其弱点,就是帶来上升沿的延时因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电,所以当电阻选择小时延时就小但功耗大;反之延时大功耗小。所鉯如果对延时有要求则建议用下降沿输出。

?.线或逻辑与线与逻辑

在一个结点(线), 连接一个上拉电阻到电源 VCC 晶体管的集电极 C 或漏极 D, 这些晶体管的发射极 E 或源极 S 都接到地线上, 只要有一个晶体管饱和, 这个结点(线)就被拉到地线电平上.因为这些晶体管的基极注入电流(NPN)或栅极加上高电平(NMOS),晶体管就会饱和, 所以这些基极或栅极对这个结点(线)的关系是或非 NOR 逻辑. 如果这个结点后面加一个反相器, 就是或 OR 逻辑.注:个人理解:线與接上拉电阻至电源。(~A)&(~B)=~(A+B)由公式较容易理解线与此概念的由来 如果用下拉电阻和 或用负逻辑关系转换与/或逻辑.注:线或,接下拉电阻臸地(~A)+(~B)=~(AB);这些晶体管常常是一些逻辑电路的集电极开路 OC 或源极开路 OD 输出端. 这种逻辑通常称为线与/线或逻辑, 当你看到一些芯片的 OC OD 输出端连在┅起, 而有一个上拉电阻时, 这就是线或/线与了, 但有时上拉电阻做在芯片的输入端内.顺便提示如果不是 OC OD 芯片的输出端是不可以连在一起的, 总線 BUS 上的双向输出端连在一起是有管理的, 同时只能有一个作输出, 而其他是高阻态只能输入

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