GPIO的輸出 輸入
庫函數里用了大量的結構體、指針、枚舉等知識。C語言中高級部分
LED閃爍、LED流水燈、蜂鳴器滴滴鳴響

STM32內部的GPIO外設

GPIO簡介

GPIO（General Purpose Input Output）通用輸入輸出口
可配置為8種輸入輸出模式
引腳電平：0V~3.3V，部分引腳可容忍5V（可以輸入5V，但是輸出只有3.3V，因為供電只有3.3V）FT（Five Tolerate）
輸出模式下可控制端口輸出高低電平，用以驅動LED、控制蜂鳴器、模擬通信協議輸出時序（IIC、SPI、芯片的特性協議）等
輸入模式下可讀取端口的高低電平或電壓，用于讀取按鍵輸入、外接模塊電平信號輸入、ADC電壓采集、模擬通信協議接收數據等

基本結構

GPIO外設的名稱按照GPIOA、GPIOB、GPIOC等命令的
每個GPIO外設有16個引腳，編號從0-15。GPIOA的第0號引腳，一般成為PA0，第15號為PA15
每個GPIO模塊內，主要包含了寄存器和驅動器這些
寄存器（一段特殊的存儲器），內核可以通過APB2總線對寄存器進行讀寫，來完成輸出電平和讀取電平的功能。
寄存器的每一位對應一個引腳，其中輸出寄存器寫1，對應的引腳就會輸出高電平，寫0就輸出低電平
輸入寄存器讀取為1，就證明對應的端口目前是高電平，讀取為0，就是低電平
所有寄存器都是32位的，但是端口只有16位，所以寄存器只有低16位對應有端口，高16位沒有用到
驅動器用來增加信號的驅動能力。寄存器只負責存儲數據，如果要進行點燈操作，還是需要驅動器來負責增大驅動能力

GPIO位結構

左邊三個是寄存器，中間部分是驅動器，右邊是IO引腳

整體結構分為兩部分：上面是輸入部分，下面是輸出部分

輸入部分：

IO引腳，接了兩個保護二極管，對輸入電壓進行限幅的。如果輸入電壓>V_DD ,那么上面的二極管就會導通，輸入電壓產生的電流就會直接流入VDD而不會流入內部電路，可以避免過高的電壓對內部的電路產生傷害。如果輸入電壓<V_SS,下方二極管導通，電流從V_SS流出去，而不會從內部電路汲取電流，可以保護內部電路。如果輸入電壓在V_SS到V_DD之間，兩個二極管均不導通，這時二極管對電路沒有影響，這是保護二極管的作用。

上拉電阻至V_DD，下拉電阻至V_SS。開關可以通過程序配置。
上面導通，下面斷開，上拉輸入模式（默認為高電平的輸入方式）
下面導通，上面斷開，下拉輸入模式（默認為低電平的輸入方式）
兩個都斷開，浮空輸入模式。
上拉下拉式為了給輸入提供一個默認的輸入電平的。因為對于數字端口，輸入不是高電平就是低電平，如果浮空的話引腳的輸入電平極易受外接干擾而改變，為了避免輸出不確定，所以要確定下來用上拉電阻或者下拉電阻。上下拉電阻阻值都比較大，是一種弱上拉和弱下拉，目的是盡量不影響正常的輸入操作。

圖中的肖特基觸發器，應該為施密特觸發器才對（翻譯錯誤）（對輸入電壓進行整形）（類似遲滯比較器），經過施密特觸發器整形的波形就可以直接寫入數據寄存器了。再用程序讀取輸入數據寄存器對應的某一位數據，就可以指導端口的輸入電平了

模擬輸入和復用功能輸入就是連接到片上外設的一些端口，其中有模擬輸入（連接到ADC上的，因為ADC接收模擬量，所以在施密特觸發器之前）。復用功能輸入是連接到其他需要讀取端口的外設上的，比如串口的輸入引腳，這根線接收的是數字量，所以在施密特觸發器后面

輸出部分：

數字部分可以由輸出數據寄存器或片上外設控制，兩種方式通過數據選擇器接到了輸出控制部分。如果通過輸出數據寄存器進行控制，就是普通的IO口輸出，寫這個數據寄存器的某一位就可以操作對應的某個端口了
位設置/清除寄存器，可以用來單獨操作輸出數據寄存器的某一位，而不影響其他位，因為輸出數據寄存器同時控制16個端口，并且這個寄存器只能整體讀寫，所以只想單獨控制某一個端口而不影響其他端口的話，就需要一些特殊的操作方式
第一種方式是先讀出這個寄存器，然后用按位與和按位或的方式更改某一位，最后再將更改后的數據寫回去，在C語言中就是&=和|=操作，比較麻煩，效率不到，對于IO口的操作而言不太合適
第二種方式是設置這個位設置/清除寄存器，如果對某一位置1，在位設置寄存器的對應位寫1即可，剩下不需要操作的位寫0。內部有電路，自動將輸出數據寄存器中的對應位置位1，而剩下的寫0的位則保持不變。保證了只操作其中某一位而不影響其他位，并且是一步到位的操作。
如果相對某一位清0，就在位清除寄存器的對應位寫1即可，內部有電路，自動將輸出數據寄存器中的對應位置位0

第三種方式是讀取STM32中的“位帶”區域，這個“位帶”作用和51單片機的位尋址作用差不多，在STM32中，專門分配的有一段地址區域，這段地址映射了ARM和外設寄存器所有的位，讀寫這段地址中的數據，就相當于讀寫所映射位置的某一位。

目前暫不會用到。庫函數方法操作是讀寫位設置和位清除寄存器的方法

輸出控制之后接到兩個MOS管，推挽、開漏和關閉三種方式
推挽輸出在高低電平均有較強的驅動能力，所以推挽輸出模式也叫強推輸出模式
開漏輸出模式，數據寄存器為1時，輸出相當于斷開，也就是高阻模式，只有低電平有驅動能力。可以作為通信協議的驅動方式，比如IIC，多機通信時可以避免各個設備的相互干擾。還可以用于輸出5V的電平信號（用于兼容5V的設備）
關閉。引腳配置成輸入模式時，兩個MOS管都無效，輸出關閉，端口的電平由外部信號來控制

GPIO位結構的全部介紹

GPIO八種工作模式

通過配置GPIO的端口配置寄存器，位結構的電路就會根據配置進行改變（比如開關的通斷，NMOS和PMOS是否有效，數據選擇器的選擇等），端口可以配置成以下8種模式

浮空/上拉/下拉輸入

浮空輸入時，端口一定要接上一個連續的驅動源，不能出現懸空的狀態。

輸入模式下，輸出驅動器是斷開的。端口只能輸入不能輸出，
V_DD或V_{DD_FT}是3.3V端口和容忍5V端口的區別。特殊不同在哪手冊沒有說，我們也不用管，就知道就行了。上面的保護二極管需要做一下處理，要不然直接接V_DD3.3V的話，外部接入5V電壓就會導致上邊二極管開啟，并且產生較大電流，這是不太妥當的。

模擬輸入

從引腳直接接到片上外設ADC，所以使用ADC時，將引腳配置成模擬輸入就行了

開漏/推挽輸出

在輸出模式下，輸入模式也是有效的。但是在輸入模式下，輸出都是無效的，這是因為一個端口只能有一個輸出，但可以有多個輸入，所以當配置成輸出模式的時候，內部也可以順便輸入，這個沒啥影響

復用開漏/推挽輸出

這兩個模式和普通的開漏輸出和推挽輸出差不多，只不過引腳電平由片上外設控制，引腳控制權有片上外設掌控。在輸入部分，片上外設也可以讀取引腳的電平，同時普通的輸入也是有效的，順便接受一下電平信號

8種模式中，除了模擬輸入這個模式會關閉數字的輸入功能，其他7個模式中所有的輸入都是有效的

手冊寄存器描述

GPIO功能描述

可以看GPIO8種方式詳情可以看手冊，

外設的GPIO配置

使用片上外設的引腳時，可以參考手冊里給的配置（外設的GPIO配置）

GPIO寄存器描述

GPIO配置寄存器，每個端口的模式由4位進行控制，16個端口需要64位，所以配置寄存器有2個，1個端口配置低寄存器，1個端口配置高寄存器

多出了GPIO輸出的速度（可以限制輸出引腳的最大翻轉速度），這個設計出來是為了低功耗和穩定性的。一般要求不高時配置50MHz即可。

端口輸入數據寄存器

里面的低16位對應16個引腳，高16位沒有使用

端口輸出數據寄存器

里面的低16位對應16個引腳，高16位沒有使用

端口位設置/清除寄存器

高16位進行位清除，低16位進行位設置。寫1進行設置或者清除，寫0不產生影響

端口位清除寄存器

低16位和端口位設置/清除寄存器的高16位功能一樣，為啥還需要這個寄存器，是為了方便操作設置的。如果只想單一地進行位設置或者位清除。位設置時，用上面的寄存器，位清除時，用下面的寄存器。因為設置和清除時，使用的都是低16位的數據，這樣方便一些。如果想對多個端口同時進行位設置和位清除，那使用第一個寄存器就可以了，這樣可以保證位設置和位清除的的同步性。

端口配置鎖定寄存器

可以對端口的配置進行鎖定，防止意外更改。

STM32外部的設備和電路

LED和蜂鳴器簡介

沒有剪過得LED實物，長腳是正極，短腳是負極。
LED內部也可以看正負極，較小的一般是正極，較大的一般是負極

硬件電路

LED燈的限流電阻一定要接。看IO口的高低電平的驅動能力如何來選取怎么接。一般選取第一種接法。很多單片機或者芯片，使用高電平弱驅動，低電平強驅動的規則。可以一定程度上避免高低電平打架。
三極管驅動電路。（更好的驅動電路和阻值選型可以看模電和數電部分）

面包板

面包板的正反面。
金屬爪的排放規律：
豎著的5孔金屬爪連接，上面兩排和下面兩排的金屬爪是橫著連接（還標了供電的紅+ ，藍-標識）（有的正中間橫的可能斷開）

keilkill.bat

批處理文件，可以把工程編譯產生的中間文件都刪掉，因為編譯產生的文件比較大，主要占空間的就是Listing和Objects這兩個文件夾，這些都是中間文件，如果要把工程分享給別人，可以雙擊一下這個批處理文件，會把中間文件都刪掉

點亮一個LED燈3步

1.使用RCC開啟GPIO的時鐘
2.使用GPIO_Init函數初始化GPIO
3.使用輸出或者輸入的函數控制GPIO口

設計RCC和GPIO兩個外設 可以先看下這兩個外設都有哪些庫函數

RCC外設

可以在Library中找到rcc.h文件，在.h文件的最下面，一般都是庫函數所有函數的聲明。
可以看到rRCC有很多函數，但是大部分函數我們都不會用到，最常用的只有只有這3個函數


以AHB為例：
brief 簡介
param 參數
看簡介描述它的功能，看參數如何選擇。
如果不清楚哪個外設連接在哪一個總線上，還可以到arg這個列表里面找一下

GPIO外設

gpio.h的文件

需要了解的就是紅框里的函數
1.GPIO_DeInit，參數可以寫GPIOA、GPIOB等等，調用這個函數之后，所指定的GPIO外設就會被復位
2.GPIO_AFIODeInit，可以復位AFIO外設

3.GPIO_Init 非常重要，作用：用結構體的參數來初始化GPIO口，需要先定義一個結構體變量，然后再給結構體賦值，最后調用這個函數
這個函數內部會自動讀取結構體的值，執行一堆判斷和運算，寫入到GPIO配置寄存器，然后自動把外設的各個參數配置好（操作細節就不需要關心了）。這種Init函數在STM32中基本所有的外設都有，一般初始化外設都使用Init函數來完成。
4.GPIO——StructInit，可以把結構體變量賦一個默認值，

接下來4個是GPIO的讀取函數
再下面4個事GPIO的寫入函數
這些函數可以實現讀寫GPIO口的功能，
剩下的函數暫時不會用到
重要的函數就是GPIO_Init和8個讀寫函數

8種工作模式：

AIN （Analog IN） 模擬輸入
IN_FLOATING 浮空輸入
IPD （In Pull Down） 下拉輸入
IPU （In Pull Up） 上拉輸入
Out_OD (Out Open Drain)開漏輸出
Out_PP (Out Push Pull) 推挽輸出
AF_OD (Atl Open Drain) 復用開漏
AF_PP (Atl Push Pull) 復用推挽