代码收藏家技术教程 2024-06-19

使用寄存器控制STM32的GPIO操作

一、输出配置

前言：为什么要介绍寄存器来控制I/O口呢，我们在平常时序操作时会用到GPIO，调用库函数去控制不仅显得代码冗长且可能造成响应时间变长，所以了解一下寄存器操作IO口是有必要的。

1.端口输出数据寄存器(GPIOx_ODR) (x=A..E)

此寄存器也可以实现对GPIO的控制，例如想控制GPIOC的13口置0（为第一行）

当然，也能实现对GPIO的读操作，第二行；

GPIOC->ODR = 0xef;
temp = GPIOC->ODR;

可以发现对于ODR寄存器操作必须以16位的形式进行。

对于ODR的读可以发现库函数对于读取输出IO口状态用到了此寄存器：

uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
{
  uint8_t bitstatus = 0x00;
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));
  assert_param(IS_GET_GPIO_PIN(GPIO_Pin)); 
  
  if ((GPIOx->ODR & GPIO_Pin) != (uint32_t)Bit_RESET)
  {
    bitstatus = (uint8_t)Bit_SET;
  }
  else
  {
    bitstatus = (uint8_t)Bit_RESET;
  }
  return bitstatus;
}

2.端口位设置/清除寄存器(GPIOx_BSRR) (x=A..E)

BSRR是一个32位的寄存器，为端口的置1或清0寄存器，低16位的作用是让指定的IO口置1；而高16位的作用是让指定的IO口置0。（置1有效）
（每个GPIO有16个口，对应寄存器的低16位和高16位）

#define LED_GPIO_PORT                GPIOC
#define LED_GPIO_PIN                 GPIO_PIN_13

#define LED(x)     LED_GPIO_PORT->BSRR = LED_GPIO_PIN << (16 * (!x))

如果为LED(1),即将GPIOC的13口置1，等号后边运算结果就等于16位的GPIO，即向BSRR寄存器的13位写1，为低位，相应的GPIO口被拉高；反之，如果为LED(0),即将GPIOC的13口置0，等号后边运算结果就等于16位的GPIO向高位移16位，即向BSRR寄存器的29位写1，为高位，相应的GPIO口被拉低；

BSRR是使用最多的一个寄存器了，其中ODR寄存器负责直接控制端口输出电平，但是某些情况下我们需要更高效、更精准的控制电平状态，便要用到BSRR寄存器了。

3.端口位清除寄存器(GPIOx_BRR) (x=A..E)

此寄存器实现功能就是将I/O口置低电平了，例如将PC13置0：

GPIOC->BRR = GPIO_Pin_13;

为32位寄存器，高16位为保留地址，低16位相应位置1则输出低电平，与BSRR区别是只能控制I/O口为低电平；

二、输入配置

1.端口输入数据寄存器(GPIOx_IDR) (x=A..E)

这个寄存器可以读取I/O状态，可以宏定义一下读取也可以直接读取。例如读取GPIOC电平：

#define   DATA_GPIO_PORT                GPIOC
#define   DATA_IN                       DATA_GPIO_PORT->IDR

/*  等价于   */
uint6_t temp = GPIOC -> IDR;

可以发现读出的为16位数据，如何读一位数据呢？

uint8_t temp;
temp = (uint8_t)(GPIOC->IDR&GPIO_Pin_13);

由于IDR为32位，所以最后要强制转换为16位数据；

三、端口配置寄存器

为什么要介绍这个寄存器，就是为了在某些时序可能会用到修改I/O模式的时候，比如IIC通信，所以了解一下还是很有必要的。

1.端口配置低寄存器(GPIOx_CRL) (x=A..E)

如这个寄存器名字一样，这个寄存器主要操作低八位I/O口，也就是0…7；

这是数据手册截的图，可能第一眼还看不明白，其实这是一个32位寄存器，其中每四个位控制一个I/O口，比如要控制0口： 0和1位就是写引脚速度，00就是输入模式，01为输出10MHz…. 2和3位就是控制MODE，图中写的比较明白了，如果还不明白也没关系，我再举几个例子：

eg：PA1配置为推挽输出，速度50MHz

GPIOA->CRL&= 0XFFFFFF0F;
GPIOA->CRL |= (u32)3<<4;

第一条语句是将第4、5、6、7位清0（&是有0则0），此时模式为模拟输入（看上图）。第二条是将第4、5位置1（或运算有1则1）；此时模式就为推挽输出，50MHz。3也就是0011，右移4位：0011 0000（当然为32位数据，高位未写出）

2.端口配置高寄存器(GPIOx_CRH) (x=A..E)

如这个寄存器名字一样，这个寄存器主要操作高八位I/O口，也就是8…15；

这个和上面的寄存器一样的配置方法，举个例子：

将PA12配置为输入模式：代码第一行

将PA12配置为推挽输出模式：代码第二行

//IO方向设置
#define SDA_IN()  {GPIOA->CRH &= 0XFFF0FFFF;GPIOA->CRH |= (u32)8<<16;}
#define SDA_OUT() {GPIOA->CRH &= 0XFFF0FFFF;GPIOA->CRH |= (u32)3<<16;}

当然，在某些型号的单片机你会发现没有CRH和CRL了，当然这些在F1系列是肯定用不到的，F1系列的就不用看下面介绍的了，下面细分为了下面几种寄存器