代码收藏家技术教程 2025-02-27

STM32引脚模式（默认，复用，重映射）详解与例程（基于STM32F10x系列）

嵌入式裸机&RTOS开发杂谈系列

第一章 STM32引脚模式（默认，复用，重映射）详解与例程（基于STM32F10x系列）

文章目录

嵌入式裸机&RTOS开发杂谈系列

前言

一、引脚模式定义

1.默认模式（普通GPIO）

2.复用模式（Alternate Function）

3.重映射模式（Remap）

二、配置步骤与例程

1.默认模式（普通GPIO）

2.复用模式（以USART1为例）

3.重映射模式（以USART1重映射到PB6/PB7为例）

三.关键注意事项

1.复用模式

2.重映射模式

3.优先级规则

4.解决引脚冲突

5.多外设复用

前言

为什么引脚会有三种模式？猜测：所有外设都配备自己的专属引脚，会导致引脚利用率过低，成本也会上升。单一的让多个外设用同一组引脚，又会导致资源严重冲突。一种合理的方式，还是多个外设用同一组引脚，但可以灵活切换匹配方案。就入STM所采用的那样。本质：引脚少，外设多，资源要合理分配。

一、引脚模式定义

1.默认模式（普通GPIO）

当引脚作为普通输入/输出使用时，也就是处于默认模式（普通GPIO）。在这种模式下，引脚与外设功能没有关联，这就像是一个独立的输入或输出端口，可以根据我们的需求进行灵活配置。但是，这并不意味着不需要任何准备工作。首先，我们需要配置GPIO时钟。时钟对于芯片内部的各个模块来说就像是心跳一样重要，没有时钟信号，模块就无法正常工作。然后，还需要明确配置引脚的模式，例如是作为输入还是输出，或者是模拟模式等。这就好比是给这个端口赋予了特定的身份，让它知道自己的任务是接收外部信号（输入模式），还是向外发送信号（输出模式），亦或是作为模拟信号的接口（模拟模式）。这种普通GPIO模式在很多简单的应用场景中非常有用，比如控制一个LED灯的亮灭，我们只需要将引脚配置为输出模式，然后通过相应的代码来控制输出电平的高低就可以实现。

2.复用模式（Alternate Function）

复用模式（Alternate Function）是STM32引脚模式中非常重要的一种。在现代电子设备中，为了实现多功能集成，往往需要引脚能够在不同功能之间灵活切换。这种复用模式就是为了满足这样的需求而设计的。引脚在这种模式下用于内置外设，像USART（通用同步异步收发器）、SPI（串行外设接口）、TIM（定时器）等都是非常常见的内置外设。当我们要使用这些外设功能时，就需要开启相应外设的时钟并且将引脚配置为复用功能模式。这就好比是在一个多功能的工具箱里，每个工具都有其特定的功能，而复用模式就是让引脚能够从一种基本功能（普通GPIO）转换为特定外设所需的功能。以USART为例，如果我们要实现串口通信功能，就需要将对应的引脚配置为USART的复用模式，这样这个引脚就能够按照USART的通信协议来进行数据的收发操作了。

3.重映射模式（Remap）

重映射模式（Remap）为STM32的引脚功能带来了更大的灵活性。在实际的电路设计和系统开发过程中，可能会遇到默认引脚分配不符合需求的情况。比如说，在某些特定的PCB布局中，默认引脚的位置可能会与其他元件产生干扰，或者由于布线的复杂性导致默认引脚的使用不太方便。这时，重映射模式就发挥了作用。它能够将外设的默认引脚映射到其他GPIO引脚，例如将USART1_TX从PA9映射到PB6。不过，要实现这种重映射，并不是简单地进行引脚的切换，还需要配置AFIO时钟和重映射寄存器。这就像是在一个复杂的交通网络中，要改变某条道路的通行路线，不仅需要调整道路的连接方式（重映射引脚），还需要对交通管理系统（配置AFIO时钟和重映射寄存器）进行相应的设置，以确保交通（数据传输等功能）能够正常进行。

二、配置步骤与例程

1.默认模式（普通GPIO）

代码如下（示例）：

// 示例：配置PA5为推挽输出 
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);  // 开启GPIOA时钟 
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;         // 推挽输出模式 
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

2.复用模式（以USART1为例）

代码如下（示例）：

// 示例：配置PA9为USART1_TX（复用推挽输出）
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);  // 开启GPIOA和USART1时钟 
 
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;          // 复用推挽输出 
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
 
// 配置USART1参数（波特率、数据位等）
USART_InitTypeDef USART_InitStruct;
USART_InitStruct.USART_BaudRate = 9600;
USART_InitStruct.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;
USART_InitStruct.USART_StopBits = USART_StopBits_1;
USART_InitStruct.USART_Parity = USART_Parity_No;
USART_InitStruct.USART_Mode = USART_Mode_Tx;
USART_Init(USART1, &USART_InitStruct);
USART_Cmd(USART1, ENABLE);

3.重映射模式（以USART1重映射到PB6/PB7为例）

代码如下（示例）：

// 示例：将USART1_TX/RX从PA9/PA10重映射到PB6/PB7 
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  // 开启GPIOB、USART1、AFIO时钟 
 
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART1, ENABLE);       // 使能USART1重映射
 
// 配置PB6为USART1_TX（复用推挽输出）
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
 
// 配置PB7为USART1_RX（浮空输入）
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
 
// USART1初始化同上（参数配置后需重新使能）