代码收藏家技术教程 2024-11-12

STM32外设地图-GPIO和AFIO

一、关键概念

MCU的IO引脚如PA1、PB1等等，有GPIO（General-purpose input and output）和AFIO（Alternate-function input and output）功能。以PA1为例：软件设置PA1为GPIO输入模式后，可以读PA1引脚输入的电平；软件设置PA1为GPIO输出模式后，可以控制PA1引脚输出高/低电平；软件设置PA1为AFIO输入模式后，PA1引脚可以作为指定外设的输入引脚；软件设置PA1为AFIO输出模式后，PA1引脚可以作为指定外设的输出引脚。

1、引脚的模式

2、引脚的GPIO功能

① 当pin作为GPIO输入时，模式设为“非模拟输入”（上下拉可配置），此时可读pin的输入电平

② 当pin作为GPIO输出时，模式设为“非复用输出”（推挽、开漏可配置），此时可控制pin的输出电平

3、引脚的复用功能

① 当pin要作为外设A的输出引脚时，pin设为“复用输出”（推挽、开漏可配置）

② 当pin要作为外设A的输入引脚时，若外设A为ADC，则pin设为"模拟输入"，否则pin设为“非模拟输入”（上下拉可配置）

③ 当pin既要作为外设A的输入引脚，也要作为外设A的输出引脚（如I2C的SDA引脚），则pin设为“复用输出”（推挽、开漏可配置）

PS：使用pin的复用功能时，pin可能连到多个外设的引脚，此时程序员要确保只有外设A使用了此pin，没有其他外设来抢此pin

4、外设引脚重映射

使用pin的复用功能时，复用外设有两类，一类是“Default外设”，一类是"Remap外设"。若软件未执行外设引脚重映射指令，则pin连接的是“Default外设”；若软件执行了外设引脚重映射指令，则pin连接的是“Remap外设”。（注意软件在控制外设引脚重映射前，需使能AFIO时钟）

PS: 外设A可能有很多引脚，故又引入下面两个概念
部分重映射：外设A的部分引脚重映射
完全重映射：外设A的全部引脚重映射

软件需在芯片手册中查看外设A的重映射表，然后再看电路图中外设A用的是哪个引脚，最后才能确定外设A应执行哪种重映射。

二、程序开发流程（以PA7为例）

1、PA7作为GPIO

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;               
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();	//使能GPIOA时钟
	
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin	= GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode	= GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull 		= GPIO_NOPULL;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);				//配置PA7为 浮空输入     
state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_Pin_7);	//读PA7

GPIO_InitStruct.GPIO_Mode	= GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed  = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; 
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);	//配置PA7为 推挽输出, 输出速率最大2Mhz
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_Pin_7, 0);	//控制PA7输出低电平

2、PA7作为外设ADC12_IN7的输入引脚

/* 设置PA7的模式（ADC12_IN7 是PA7的“Default外设”），然后初始化ADC */

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;               
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
	
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin	= GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode	= GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);	//配置PA7为 模拟输入 

初始化ADC1;

3、PA7作为外设TIM1_CH1N的输出引脚

/* 设置PA7的模式，然后TIM1引脚部分重映射（TIM1_CH1N 是PA7的“Remap外设”），然后初始化TIM1 */

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;               
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
	
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin	= GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode	= GPIO_MODE_AF_PP;
GPIO_InitStruct.Speed 		= GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);	//配置PA7为 复用推挽输出, 输出速率最大50Mhz

__HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE();		//使能AFIO时钟
__HAL_AFIO_REMAP_TIM1_PARTIAL();	//TIM1引脚部分重映射

初始化TIM1;

三、注意事项

1、AFIO输入模式和GPIO输入模式的配置是一样的，且都可以配置内部上下拉电阻。

2、pin 为输出时，最大输出速率可配置。

3、复位后，STM32F072 / STM32F103的所有引脚为浮空输入（除个别特例，如SW调试引脚），N32L406的所有引脚为模拟模式（除个别特例）。

4、复位后，默认PA13为SWDIO复用功能，PA14为SWCLK复用功能。
PS: 如果软件在运行时修改了PA13、PA14的配置，导致MCU复位后，无法用Jlink下载程序或无法用Jlink调试程序，可以先修改软件，取消软件对PA13、PA14的配置（让其保持复位默认状态），然后用导线手动拉低NRST引脚使MCU处于复位状态，然后在下载程序的同时，手动释放NRST引脚。

5、STM32F103、STM32F072的 pin 配置区别：

① pin为输出时，内部上下拉电阻是否可配置：STM32F103的 pin 为输出时，无法配置内部上下拉电阻（上下拉强制断开）；而STM32F072的 pin 为输出时，上下拉电阻可配置。

② pin为AFIO时，是否可以设置 pin 连接哪个外设：STM32F103中，pin 在硬件上同时连到多个外设，软件负责保证只使能其中一个外设；而在STM32F072中，pin 在硬件上只能连到一个外设，并且软件可以指定 pin 连接哪一个外设。

③ pin为AFIO时，外设A是否需要引脚重映射：在STM32F103中，当外设A属于 pin 的 “Remap外设”时，软件需要控制外设A执行引脚重映射；而在STM32F072中，软件可通过配置直接让 pin 连到外设A，因此外设A不需要引脚重映射。

④ 具有Additional functions 的pin的数量不同：在STM32F103中，只有 USB_DM/USB_DP引脚有Additional functions；而在STM32F072中，很多引脚都有 Additional functions。
PS：Additional functions: 当外设A是 pin 的Additional functions时，若外设A使能，则pin 强制连到外设A ，不管 pin配置的是什么模式。