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STM32系統結構圖

GPIO

GPIO（General Purpose Input/Output）是STM32內部的一種外設。

一個STM32芯片內存在多個GPIO外設，每個GPIO外設有16個引腳；

比如GPIOA：PA0~PA15;

GPIOB：PB0~PB15。

每個IO引腳都有輸入電路和輸出電路。

GPIO8種工作模式

鏈接

輸入模式

由上下拉電阻控制。

上拉模式如何保持高電平

工作原理：

1. 當配置為上拉模式時，GPIO內部會連接一個上拉電阻(通常約30-50kΩ)到VDD

2. 當沒有外部信號驅動時，上拉電阻會將引腳電壓拉至高電平

VDD（正電源）

下拉模式如何保持低電平

工作原理：

1. 當配置為下拉模式時，GPIO內部會連接一個下拉電阻(通常約30-50kΩ)到GND

2. 當沒有外部信號驅動時，下拉電阻會將引腳電壓拉至低電平

VSS（負電源/地）

輸出模式

由正負半導體控制 。

MOS

MOS（金屬氧化物半導體）。

PMOS中的"P"

• P代表Positive（正）

• 當輸出高電平時導通

NMOS中的"N"

• N代表Negative（負）

• 當輸出低電平時導通

推挽輸出

1上高，0下低；

開漏輸出

PMOS斷開，無效，只有NMOS在工作。

通用和復用輸出

復用輸出模式，與通用輸出模式很是類似。只是輸出的高低電平的來源，不是寫程序讓CPU直接寫輸出數據到寄存器，取而代之利用片上(stm32芯片上的)外設模塊來輸出電平信號。

注意：通用模式和復用模式接線不同。

GPIO編程控制步驟

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/輸出函數控制GPIO口。

GPIO的庫函數

設置GPIO引腳電平

void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

功能：設置指定GPIO端口的單個或多個引腳為高電平（置1）

參數：

• GPIOx：GPIO端口（如GPIOA、GPIOB等）

• GPIO_Pin：要設置的引腳（可使用|組合多個引腳）

void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

功能：設置指定GPIO端口的單個或多個引腳為低電平（置0）

參數：

• GPIOx：GPIO端口

• GPIO_Pin：要清除的引腳（可使用|組合多個引腳）

void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);

功能：設置指定GPIO端口的單個引腳狀態

參數：

• GPIOx：GPIO端口

• GPIO_Pin：要設置的引腳（只能單個引腳）

• BitVal：引腳狀態（Bit_SET或Bit_RESET）

// 設置GPIOC的Pin4為高電平
GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_4, Bit_SET);// 設置GPIOC的Pin4為低電平
GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_4, Bit_RESET);

void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);

功能：一次性設置整個GPIO端口的輸出狀態

參數：

• GPIOx：GPIO端口

• PortVal：16位值，表示所有引腳的狀態（每個bit對應一個引腳）

// 設置GPIOA所有引腳狀態：Pin0=1, Pin1=0, Pin2=1, 其他=0
GPIO_Write(GPIOA, 0x0005);  // 二進制 0000 0000 0000 0101

獲取引腳輸入/輸出電平

uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

什么時候使用input,什么時候使用output?

函數類別	讀取的數據來源	典型應用場景
Input系列函數	讀取GPIO引腳當前輸入電平	檢測外部信號（按鍵、傳感器等）
Output系列函數	讀取GPIO輸出寄存器的值	驗證軟件配置的輸出狀態

(1) 何時使用Input函數

當GPIO配置為輸入模式或需要讀取實際引腳電平時：

檢測外部信號:

// 讀取PA0引腳電平（配置為輸入模式）
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_PIN_0) == Bit_SET) {// 高電平處理（如按鍵按下）
}

讀取多個輸入引腳：

uint16_t port_val = GPIO_ReadInputData(GPIOB); // 讀取PB0-PB15所有引腳

(2) 何時使用Output函數

當需要確認輸出寄存器的狀態（而非實際引腳電平）時：

驗證輸出配置：

// 檢查PC13輸出寄存器是否設置為高電平
if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOC, GPIO_PIN_13) == Bit_SET) {// 軟件設置過輸出高電平
}

批量讀取輸出狀態：

uint16_t output_states = GPIO_ReadOutputData(GPIOD); // 讀取PD端口輸出寄存器

關鍵注意：

• 輸出函數讀取的是輸出數據寄存器(ODR)的值，不一定等于實際引腳電平！

• 若外部電路拉低/拉高引腳（如短路），實際電平可能與ODR值不同。