简介：

        由于刚开始没有学懂GPIO的配置原理，导致后面学习其它外设的时候总是产生阻碍，因为其它外设要使用前，大部分都要配置GPIO的初始化，因此这几天重新学习了一遍GPIO的配置，记录如下。

        首先我们要知道芯片上的引脚，并不是只有GPIO的功能，还能复用成其他功能，比如PA9和PA10引脚，既可以配置成普通的IO口输出高低电平，也可以配置成UART1的TX和RX引脚。今天就以这这两个例子记录一下配置过程。

实验平台：芯片是stmf103，野火的指南者开发板。使用hal库开发。

例1：PB5\PB0\PB1配置成普通IO口，控制LED灯的亮灭，

例2：将PA9配置成UART1的TX,将PA10配置成UART1的RX。

一、GPIO的功能框图

此图来自野火的《零死角玩转stm32》,此图在《stm32f10x参考手册》的GPIO章节也有，野火的标注得有需要，方便说明。

1.输出模式：即由单片机控制引脚的高低电平。

输出模式有：推挽输出、开漏输出、复用推挽输出、复用开漏输出。常用推挽输出，复用推挽输出。

①处就是芯片外部引出的引脚，左边的是芯片内部的，从外面看不见。一个引脚在同一时刻，要么是输出，要么是输入，不能同时存在。

②处两个反向串联的MOS管，就实现了推挽输出，这种模式就是普通的IO口输出高低电平，通过操作③和位置位/清除寄存器(BSRR)来控制引脚输出高低电平，从而控制外部的灯的亮灭。

④处是接片上外设，将引脚配置成其他功能，如我们将PA9配置成UART1的TX功能，这时候就不需要去配置③处的ODR和BSRR寄存器。 

2.输入模式：即由外部控制引脚的高低电平

        输入模式有：浮空输入、模拟输入、上拉输入、下拉输入，如果是输入模式的话，就是由外部控制引脚的高低电平变化，单片机去读引脚的电平变化，从而知道外部干了什么。

        比如外部接了按键，按键按下产生低电平，按键释放产生高电平，这时候单片机通过引脚高低变化就知道了按键按下了，进而产生相应的处理，此功能往往和中断一起。在此不做过多的讲解，后面学了中断之后再记录。

3.GPIO寄存器

在《stm32f10x参考手册》GPIO寄存器章节有各个寄存器的功能和作用讲解，由于我们使用hal库开发，操作寄存器的工作由hal做了，我们只需要了解有哪些参数可以修改及其作用。如果有兴趣可以看看源码是怎么操作寄存器的。

1.GPIO寄存器结构体定义

GPIO_TypeDef中就是控制GPIO的7个32位寄存器，具体每个bit位的作用记得看参考手册。

这个结构体不需要我们传入参数。我们需要修改的是GPIO_InitTypeDef结构体。

typedef struct
{__IO uint32_t CRL;__IO uint32_t CRH;__IO uint32_t IDR;__IO uint32_t ODR;__IO uint32_t BSRR;__IO uint32_t BRR;__IO uint32_t LCKR;
} GPIO_TypeDef;

GPIO_InitTypeDef结构体定义如下，可以由我们自己配置gpio引脚，速度，模式，这三个参数都是去修改GPIO_TypeDef里面的成员的某个位的。

typedef struct
{uint16_t GPIO_Pin;             /*!< Specifies the GPIO pins to be configured.This parameter can be any value of @ref GPIO_pins_define */GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;  /*!< Specifies the speed for the selected pins.This parameter can be a value of @ref GPIOSpeed_TypeDef */GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;    /*!< Specifies the operating mode for the selected pins.This parameter can be a value of @ref GPIOMode_TypeDef */
}GPIO_InitTypeDef;

2.驱动GPIO_TypeDef中寄存器的库函数函数GPIO_Init

        我们只需要传入端口和初始化结构体即可。请看下面二的例程。

/*** @brief  Initializes the GPIOx peripheral according to the specified*         parameters in the GPIO_InitStruct.* @param  GPIOx: where x can be (A..G) to select the GPIO peripheral.* @param  GPIO_InitStruct: pointer to a GPIO_InitTypeDef structure that*         contains the configuration information for the specified GPIO peripheral.* @retval None*/
void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
{uint32_t currentmode = 0x00, currentpin = 0x00, pinpos = 0x00, pos = 0x00;uint32_t tmpreg = 0x00, pinmask = 0x00;/* Check the parameters */assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));assert_param(IS_GPIO_MODE(GPIO_InitStruct->GPIO_Mode));assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_InitStruct->GPIO_Pin));  /*---------------------------- GPIO Mode Configuration -----------------------*/currentmode = ((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x0F);if ((((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x10)) != 0x00){ /* Check the parameters */assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_InitStruct->GPIO_Speed));/* Output mode */currentmode |= (uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Speed;}
/*---------------------------- GPIO CRL Configuration ------------------------*//* Configure the eight low port pins */if (((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Pin & ((uint32_t)0x00FF)) != 0x00){tmpreg = GPIOx->CRL;for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++){pos = ((uint32_t)0x01) << pinpos;/* Get the port pins position */currentpin = (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos;if (currentpin == pos){pos = pinpos << 2;/* Clear the corresponding low control register bits */pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;tmpreg &= ~pinmask;/* Write the mode configuration in the corresponding bits */tmpreg |= (currentmode << pos);/* Reset the corresponding ODR bit */if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD){GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);}else{/* Set the corresponding ODR bit */if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU){GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);}}}}GPIOx->CRL = tmpreg;}
/*---------------------------- GPIO CRH Configuration ------------------------*//* Configure the eight high port pins */if (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin > 0x00FF){tmpreg = GPIOx->CRH;for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++){pos = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));/* Get the port pins position */currentpin = ((GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos);if (currentpin == pos){pos = pinpos << 2;/* Clear the corresponding high control register bits */pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;tmpreg &= ~pinmask;/* Write the mode configuration in the corresponding bits */tmpreg |= (currentmode << pos);/* Reset the corresponding ODR bit */if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD){GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));}/* Set the corresponding ODR bit */if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU){GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));}}}GPIOx->CRH = tmpreg;}
}

二、PB5\PB0\PB1点亮LED灯例程

        指南者的RGB灯接在stm32f103上的PB5、PB0、PB1三个引脚上，故我们控制对应引脚输出低电平，即可点亮LED灯。

PB5点亮LED1的代码如下。编译后，野火的指南者扳子上，RGB灯以0.5s闪烁红灯。其余两个LED灯的控制，把PB5换成PB0或者PB1即可。

#include "stm32f10x.h"void delay_nms(u16 time);
void LED_GPIO_Config(void);//1.主函数
int main(void)
{	/* LED 端口初始化 */LED_GPIO_Config();while(1){//GPIO_Pin_5置低电平，则LED1亮GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);//延时让led1亮保持delay_nms(500);//GPIO_Pin_5置高电平，则LED1灭GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);//延时让led1亮保持delay_nms(500);}
}//2.毫秒延时，72M，需要精确延时的话还是得定时器
void delay_nms(u16 time)
{    u16 i=0;  while(time--){i=12000;  //自己定义while(i--) ;    }
}//3.LED1初始化函数
void LED_GPIO_Config(void)
{		/*定义一个GPIO_InitTypeDef类型的结构体*/GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;/*开启GPIOB外设时钟*/RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);/*选择要控制的GPIO引脚*/GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;	/*设置引脚模式为通用推挽输出*/GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;   /*设置引脚速率为50MHz */   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; /*调用库函数，初始化GPIO*/GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);	/* 给GPIO_Pin_5置高电平，即LED1关闭	*/GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);delay_nms(20);}	 

三、PA9\PA10做UART1的TX和RX例程

        控制LED灯的亮灭只需要控制引脚输出高低电平即可，但是串口是通信接口，所以需要先说一下串口的数据帧格式，至于串口发送的时序图，咱们写软件的暂时可以不了解。

从上面的帧格式可以知道可变的是数据位、校验位、停止位，起始位固定由库函数实现。

在stm32f103单片机上，UART1是由PA9和PA10复用过来的，所以我们需要对GPIOA的pin9是TX要配置成复用推挽输出模式，pin10引脚是RX要配置成浮空输入模式。

配置流程：

①GPIO复用功能配置

②UART串口配置

③main函数里面调用串口收发函数，和PC上的串口助手互相发送消息

1.GPIO初始化配置

{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;// 打开串口GPIOA的时钟DEBUG_USART_GPIO_APBxClkCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);// 将PA9的GPIO配置为推挽复用模式GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);// 将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

2.串口1初始化

        由于串口接受是由外部控制引脚电平，所以需要开启串口接受中断。

{USART_InitTypeDef USART_InitStructure;// 打开串口外设的时钟DEBUG_USART_APBxClkCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);// 配置串口的工作参数// 配置波特率USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;// 配置 针数据字长USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;// 配置停止位USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;// 配置校验位USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;// 配置硬件流控制USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;// 配置工作模式，收发一起USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;// 完成串口的初始化配置USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);//串口中断优先级配置NVIC_Configuration();// 使能串口接收中断USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);	// 使能串口USART_Cmd(USART1, ENABLE);	    
}

3.串口发送和发送函数

串口是按照字节发送的，每次发送一个字节，所以要发送多个字节的时候，需要用用循环发送。

/* 发送一个字节 */
void Usart_SendByte(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t data)
{USART_SendData(pUSARTx, data);while( USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET );
}

4.完成代码：

        实现下载到开发板之后，自动向串口1发送字符A,接受到PC发送的字符后，立马发给PC.

代码全部写在main.c里面即可。

#include "stm32f10x.h"
// #include "bsp_led.h"
// #include "bsp_usart.h"
// #include "stdlib.h"void USART_Config(void);
void Usart_SendByte(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t data);
static void NVIC_Configuration(void);//1.主函数
int main(void)
{	USART_Config();Usart_SendByte(USART1,'A');while(1){}return 0;}
//2.串口初始化函数
void USART_Config(void)
{GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;USART_InitTypeDef USART_InitStructure;// 打开串口GPIO的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);// 打开串口外设的时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);// 将USART Tx的GPIO配置为推挽复用模式GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);// 将USART Rx的GPIO配置为浮空输入模式GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);// 配置串口的工作参数// 配置波特率USART_InitStructure.USART_BaudRate = 115200;// 配置 针数据字长USART_InitStructure.USART_WordLength = USART_WordLength_8b;// 配置停止位USART_InitStructure.USART_StopBits = USART_StopBits_1;// 配置校验位USART_InitStructure.USART_Parity = USART_Parity_No ;// 配置硬件流控制USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;// 配置工作模式，收发一起USART_InitStructure.USART_Mode = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;// 完成串口的初始化配置USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);//串口中断优先级配置NVIC_Configuration();// 使能串口接收中断USART_ITConfig(USART1, USART_IT_RXNE, ENABLE);	// 使能串口USART_Cmd(USART1, ENABLE);	    
}//3.串口接受中断函数
static void NVIC_Configuration(void)
{NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;/* 嵌套向量中断控制器组选择 */NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);/* 配置USART为中断源 */NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = USART1_IRQn;/* 抢断优先级*/NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 1;/* 子优先级 */NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 1;/* 使能中断 */NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd = ENABLE;/* 初始化配置NVIC */NVIC_Init(&NVIC_InitStructure);
}//4.串口发送函数
void Usart_SendByte(USART_TypeDef* pUSARTx, uint8_t data)
{USART_SendData(pUSARTx, data);while( USART_GetFlagStatus(pUSARTx, USART_FLAG_TXE) == RESET );
}//5.串口接受中断服务函数，USART1_IRQHandler在startup_stm32f10x_hs.s中定义，发生串口中断，自动执行这个函数。
void USART1_IRQHandler(void)
{uint8_t ucTemp;if(USART_GetITStatus(USART1,USART_IT_RXNE)!=RESET){		ucTemp = USART_ReceiveData(USART1);Usart_SendByte(USART1,ucTemp);}}