初学STM32之简朴熟悉IO口设置（学习条记）

     在使用51单片机的时间根本上不须要额外的设置IO，不外在使用特定的IO的时间须要额外的操持外围电路，比如PO口它是没有内置上拉电阻的。因此若想P0输出高电平，它就须要外接上拉电平。（固然这不是说它输入不须要上拉电阻，重要是它作为输入端的时间吸取高电平就是共外围电路的上拉电阻）。
操纵目的是控制STM32F103C8T6上某个IO口让其置1大概置0.

GPIO是APB2上的外设资源。
‌APB2是AMBA总线布局中的一种，重要用于低带宽的周边外设之间的毗连。
APB2（Advanced Peripheral Bus 2）是ARM公司提出的AMBA总线布局之一，属于一种片上总线布局。APB2重要用于毗连低速外设，如I2C、UART、SPI等，这些外设通常具有低带宽和低功耗的需求。
APB2的特点

• ‌低带宽‌：APB2重要用于毗连低速外设，得当那些不须要高速数据传输的外设。
  
• ‌非流水作业‌：APB2的传输至少须要两个时钟周期，且数据在时钟的上升沿厘革，不须要等候周期和回应信号。
  
• ‌控制逻辑简朴‌：APB2只有四个控制信号，传输可以接纳状态机表现，控制逻辑相对简朴。
  

APB2与其他总线的区别

• ‌与AHB的区别‌：AHB是高级高性能总线，重要用于毗连高性能模块如CPU、DMA和高速存储器。APB2则是用于毗连低速外设。
  
• ‌与APB3和APB4的区别‌：APB3增长了PREADY和PSLVERR信号，用于反馈读和写的状态；APB4增长了PPROT和PSTRB信号，用于提供掩护机制和字节选通功能。
  

   在51单片机中假如我们要是某个IO口，比如P1.0端口输出高电平 ，直接赋值即可。但作为输入端就稍微贫苦点须要先赋值P1.0为高电平，再读取P1.0端口的电压。须要两步走。
GPIO作为一种外设资源，在使用它的时间要颠末这么几步走，

• 第一步：假设要是能PC13使其输出高电平，经查得知PC13是GPIOC的编号13的IO口（按照次序因该是第14位IO，是从0开始编的）以是第一步使能能APB2外设总线时钟寄存器
  

APB2这个外设使能时钟寄存器名字是RCC_APB2ENR，作为32位的单片机它的特殊功能寄存器一样平常也是32位，点一下APB2上的外设个数

，刚好是16个，GPIOC是此中的一位，然后我们看一动手册上的形貌(库函数里有21个)

确实是0-15位可控制，后16位是保存的。从他的复位值可知默认的都是0；具体检察可知

可知位4（是第5位）至1，即可使能GPIOC I/O口。即 RCC->APB2EBR = 0x00000010
 = 0B 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0000

• 第二步：GPIO和51单片机的IO口的差别之处是它的输入输出是分开的须要额外的举行功能选择的，而且对应IO口处于什么布局模式也是须要选择的，
  

在STM32中控制这些功能，每个IO口须要4位，16个IO就是64位，因此这些IO口的功能选择控制寄存器就分成了两个，端口控制高寄存器（CRH）和端口控制低寄存器（CRL），PC13应是由CRH控制，打开手册得知：

先看一下它的复位值：0x4444 4444 = 0b0100 0100 0100 0100 0100 0100 0100 0100
可以看到0100代表的是浮空输入模式，即STM32上电后的复位状态都是浮空输入模式。

浮空输入（GPIO_Mode_IN_FLOATING）

• 电路布局：无内部上下拉电阻，引脚悬空。
  
• 特点：
  
  
  
  • 电平由外部电路决定。
    
  • 未毗连外部电路时，电平大概不稳固（易受干扰）。
    
  
  

因此控制这个IO口我们选择0011 （通用推挽输出模式速率50HZ） 即我们赋值寄存器
GPIOC->CRH = 0x0030 0000;固然这个写法是不太对,别的位我们都赋值为0了，
一样平常来说须要先把该处的控制位清0；即GPIOC->CRH &= 0x1101 1111；
然后再通过或运算给控制位赋值：即GPIOC->CRH |= 0x0030 0000;(1个16进制数代表4个2进制数)
第三步：选择输出高电平还是低电平，在51机中我们直接就是使用赋值语句举行赋值，如：P1.0 = 0；但是在STM32中是在专用的寄存器里操纵的而且分输入和输出，端口输出数据寄存器(GPIOx_ODR) (x=A..E)，端口输入数据寄存器(GPIOx_IDR) (x=A..E)，现在是须要输出一个低电平，

我们是须要在位13处写0，正常环境下还是需要颠末与或运算才是正确的赋值方式，这边就直接赋值别的位都置0：
GPIOC->ODR = 0x0000 0000;//输出低电平
GPIOC->ODR = 0x0000 2000//输出高电平

颠末这三步我们就乐成使PC13端口输出低电平大概高电平（通用推挽输出方式，50MHZ）
这是使用寄存器的方式举行操纵。尚有使用库函数的，库函数就不叙述了。
笔者的资料来自B站江协科技。

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模式电平特性驱动本事实用场景留意事项模仿输入模仿信号-ADC/DAC禁用数字功能浮空输入由外部决定-外部有上下拉的总线克制悬空下拉输入默认低电平-检测高电平有用信号外部信号需强驱动上拉输入默认高电平-检测低电平有用信号外部信号需强驱动推挽输出主动驱动高 / 低电平强LED、高速信号克制总线辩说开漏输出需外部上拉弱I2C、电平转换必须外接上拉电阻复用推挽外设驱动高 / 低电平强定时器 PWM、USART_TX需设置外设功能复用开漏外设驱动 + 外部上拉弱I2C、CAN 总线需设置外设功能
一、输入模式


1. 模仿输入（GPIO_Mode_AIN）

• 电路布局：引脚直连 ADC/DAC 模块，断开内部上下拉电阻。
  
• 特点：
  
  
  
  • 无施密特触发器，直接转达模仿信号。
    
  • 克制数字信号输入（无法读取高低电平）。
    
  
  
• 应用：
  
  
  
  • ADC 电压收罗（如传感器信号）。
    
  • DAC 模仿输出（某些引脚支持）。
    
  
  

2. 浮空输入（GPIO_Mode_IN_FLOATING）

• 电路布局：无内部上下拉电阻，引脚悬空。
  
• 特点：
  
  
  
  • 电平由外部电路决定。
    
  • 未毗连外部电路时，电平大概不稳固（易受干扰）。
    
  
  
• 应用：
  
  
  
  • 须要外部上拉或下拉的场景（如总线通讯：I2C 的 SDA/SCL 需外部上拉）。
    
  • 电平由外部装备驱动（如克制信号线）。
    
  
  

3. 下拉输入（GPIO_Mode_IPD）

• 电路布局：内部毗连下拉电阻（约 20-50kΩ），默认低电平。
  
• 特点：
  
  
  
  • 引脚悬空时，默认读取低电平。
    
  • 外部高电平可覆盖下拉。
    
  
  
• 应用：
  
  
  
  • 克制引脚悬空引发误触发（如按键检测低电平有用）。
    
  
  

4. 上拉输入（GPIO_Mode_IPU）

• 电路布局：内部毗连上拉电阻（约 20-50kΩ），默认高电平。
  
• 特点：
  
  
  
  • 引脚悬空时，默认读取高电平。
    
  • 外部低电平可覆盖上拉。
    
  
  
• 应用：
  
  
  
  • 克制引脚悬空引发误触发（如按键检测高电平有用）。
    
  
  

二、输出模式


5. 推挽输出（GPIO_Mode_Out_PP）

• 电路布局：P-MOS 和 N-MOS 组合，可主动输出高 / 低电平。
  
• 特点：
  
  
  
  • 高电平：P-MOS 导通，输出 VDD。
    
  • 低电平：N-MOS 导通，输出 GND。
    
  • 驱动本事强，得当高速切换。
    
  
  
• 应用：
  
  
  
  • 驱动 LED、继电器等负载。
    
  • 高频信号（如 PWM、SPI 时钟）。
    
  
  

6. 开漏输出（GPIO_Mode_Out_OD）

• 电路布局：仅 N-MOS，需外部上拉电阻输出高电平。
  
• 特点：
  
  
  
  • 高电平：N-MOS 关闭，电平由外部上拉电阻决定。
    
  • 低电平：N-MOS 导通，输出 GND。
    
  • 支持 “线与” 逻辑，但上升沿较慢。
    
  
  
• 应用：
  
  
  
  • I2C、SMBUS 等总线通讯。
    
  • 电平转换（如 5V 与 3.3V 装备通讯）。
    
  
  

7. 复用推挽（GPIO_Mode_AF_PP）

• 电路布局：与平凡推挽雷同，但输出由外设控制（如 USART、SPI）。
  
• 特点：
  
  
  
  • 外设主动管理电平输出（如定时器 PWM、串口 TX）。
    
  • 高驱动本事，得当高频外设。
    
  
  
• 应用：
  
  
  
  • 外设功能引脚（如 TIMx_CHx、USART_TX）。
    
  • 须要硬件主动控制的场景。
    
  
  

8. 复用开漏（GPIO_Mode_AF_OD）

• 电路布局：与平凡开漏雷同，但输出由外设控制。
  
• 特点：
  
  
  
  • 需外部上拉电阻，支持 “线与” 逻辑。
    
  • 由外设主动管理电平（如 I2C 的 SDA/SCL）。
    
  
  
• 应用：
  
  
  
  • I2C、CAN 总线等复勤劳能。
    
  • 多装备共享总线通讯。
    
  
  

这是驱动电路，然后我们调用端口各个功能测试一下他们的区别：

• GPIO_Mode_IPU 使PC13处于输入状态，而且内部设置上拉电阻，LED熄灭，端口电压3.2V
  

可以设置端口电压为低电平，这时LED会点亮不外亮度不敷端口电压为1V。

• GPIO_Mode_IPD 使PC13处于输入状态，而且内部设置下拉电阻，LED依然会点亮不外亮度不敷
  

端口电压1V

• GPIO_Mode_IN_FLOATING  LED熄灭端口电压1.3V，推测是是驱动电流不敷。
  
• 当设置IO输出端口的时间假如忘记设置频率将无法正确使IO工作，同理假如忘记操持别的参数IO口也无法正确使能？从测试结果看电压是1.3V即端口状态是之前的浮空输入状态。
  

使用库函数设置IO口使PC13端口输出低电平

1. #include "stm32f10x.h"                  // Device header
2. int main(void)
3. {
4.         //RCC->APB2ENR = 0x00000010; //APB2 外设时钟使能寄存器
5.         //GPIOC->CRH = 0x00300000; //端口配置高寄存器
6.         //GPIOC->ODR = 0X00000000; //端口输出数据寄存器
7.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOC,ENABLE);
8.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
9.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;//推挽输出       
10.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
11.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
12.        
13.         GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStructure);
14.         //GPIO_SetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13);//端口设置为1
15.         GPIO_ResetBits(GPIOC,GPIO_Pin_13); //端口设置为0
16.        
17.   while(1)
18.         {
19.        
20.         }
21. }

复制代码

GPIOpin的选择上可以用或运算：

1. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_2 | GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7 ;                                //GPIO引脚，赋值为0,2，3,4,6,7

复制代码

库函数与对应的寄存器罗列

下面的步调是PB14外部克制的初始化过程

1. void CountSensor_Init(void)
2. {
3.    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//GPIOB时钟使能
4.    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//AFIO时钟使能
5.        
6.         /*GPIO初始化 */
7.         GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
8.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU ;//上拉
9.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14 ;  //14位
10.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
11.         GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);    //使能GPIOB_14设置
12.        
13.         /*AFIO选择引脚*/
14.     GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource14);//
15.        
16.         /*EXIT初始化*/
17.     EXTI_InitTypeDef EXIT_InitStructure;
18.         EXIT_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14 ;
19.         EXIT_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE ;
20.         EXIT_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //选择外部中断
21.         EXIT_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling ;//下降沿
22.     EXTI_Init(&EXIT_InitStructure);//使能外部中断设置
23.        
24.         /*设置NVIC，中断优先级设置  */
25.         NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
26.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
27.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;
28.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd =ENABLE ;
29.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2 ;
30.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2 ;
31.         NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //使能NVIC中断设置
32.        

复制代码

设置外部克制PB14、上拉电阻、降落沿触发。克制优先级 抢占2 相应2

1. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//GPIOB时钟使能

复制代码

  寄存器   APB2ENR bit 3

1. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);//AFIO时钟使能

复制代码

 寄存器   APB2ENR bit 0

1. GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
2.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU ;//上拉
3.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14 ;  //14位
4.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
5.         GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);    //使能GPIOB_14设置

复制代码

见前文的阐明不赘述，此中的上下拉模式要特殊阐明一下

由手册发现上拉/下来输入模式由同一组控制位控制，怎么区分设置呢？
输入模式下的上拉电阻和下拉电阻寄存器设置  由GPIOx_ODR寄存器控制，为0则为下拉，为1则为上拉。ODR寄存器原先是数据输出寄存器。由上述的两图可以看到当设置为GPIO_Mode_IPU;时ODR14为1，下拉时为0.

1. /*AFIO选择引脚*/
2.     GPIO_EXTILineConfig(GPIO_PortSourceGPIOB,GPIO_PinSource14);//

复制代码

AFIO（Alternate Function Input/Output）复用端口选择寄存器设置

该端口，本例接纳的是克制设置因此不设置默认。

端口复勤劳能设置，本案都是使用主功能因此也不设置。
  外部克制设置寄存器 1~4(AFIO_EXTICR1)      外部克制设置寄存器共4个，pb14使用的是第4个  AFIO_EXTICR4  

  由于是设置PB14因此控制的是8-11 EXTI14[3:0]位共4位控制位，由于是GPIOB 因此这4位是  0001 =0x01   

1. EXTI_InitTypeDef EXIT_InitStructure;
2.         EXIT_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14 ;
3.         EXIT_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE ;
4.         EXIT_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //选择外部中断
5.         EXIT_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling ;//下降沿
6.     EXTI_Init(&EXIT_InitStructure);//使能外部中断设置

复制代码

设置外部克制寄存器：
  ● 设置 20个克制线的屏蔽位(EXTI_IMR)   IMR( Interrupt Mask Register )  

  

1. EXIT_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14 ;
2.         EXIT_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE ;
3. EXIT_InitStructure.EXTI_Mode = EXTI_Mode_Interrupt; //选择外部中断

复制代码

  默认是全屏蔽的，步调是使能bit14
  

默认是全屏蔽的即复位值是0x0000 0000. EMR(Event Mask Interrupt)

  ● 设置所选克制线的触发选择位 (EXTI_RTSR 和 EXTI_FTSR) ；  

RTSR(Rising Trigger Selection Register),我们选择的是降落沿因此无需设置即默认。

FTSR(Falling edge Trigger Selection Register) 我们设置是bit14位因此须要设置为1

1.     //EXIT_InitStructure.EXTI_Line = EXTI_Line14 ;
2.         //EXIT_InitStructure.EXTI_LineCmd = ENABLE ;
4. EXIT_InitStructure.EXTI_Trigger = EXTI_Trigger_Falling ;//下降沿

复制代码

软件克制是通过代码大概寄存器操纵触发克制，之前代码中是接纳GPOI触发是硬件触发克制因此无需设置即默认即可。

PR（Pull Reques），挂起寄存器是操纵变乱触发的，当外部克制触发后，须要软件清0.即EXTI_ClearITPendingBit(EXTI_Linex);    

      

1. NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);
2.         NVIC_InitTypeDef NVIC_InitStructure;
3.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannel = EXTI15_10_IRQn;
4.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelCmd =ENABLE ;
5.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelPreemptionPriority = 2 ;
6.         NVIC_InitStructure.NVIC_IRQChannelSubPriority = 2 ;
7.         NVIC_Init(&NVIC_InitStructure); //使能NVIC中断设置
8.        

复制代码

      至于NVIC是内核中的寄存器KEIL5中有相应的检察界面，但是内里的参数好像有点题目，以本案为  例：

  未使能NVIC之前的数据，可以看到优先级分组里的选项就不符合STM32F103C8t6里的分法，使能后的数据

  SCB->AIRCR根据手册因是

  他的掩码是0x05FA0000，分组是2组即0x500，以是结果是0x05FA0500和这个界面里表现的也不一样，因此这内里的  然后再看一张分组1的NVIC界面是1抢占3相应  

     记过频频设置分组的比力可以得出以下几个结果：

这里的数据代表分组是第几组（至于组内内里的相应设置变动，不会改变这个值）   

这个内里是数据 1是抢占优先级，48 = 16*3 相应优先级是3，即1抢占3相应。176不清晰，这是观察结果大概只得当STM32F103C8T6   硬件变乱选择   通过下面的过程，可以设置 20 个线路为变乱源   ● 设置 20 个变乱线的屏蔽位 (EXTI_EMR)   ● 设置变乱线的触发选择位 (EXTI_RTSR 和 EXTI_FTSR)   软件克制 / 变乱的选择   20 个线路可以被设置成软件克制 / 变乱线。下面是产生软件克制的过程：   ● 设置 20 个克制 / 变乱线屏蔽位 (EXTI_IMR, EXTI_EMR)   ● 设置软件克制寄存器的哀求位 (EXTI_SWIER)   以下来自DEEPSEEK   一、界说与焦点功能

  

• ‌变乱寄存器‌
  
  
  
  • ‌功能‌：用于设置和控制硬件变乱的触发条件（如边沿检测）及是否允许变乱信号转达到硬件模块（如DMA、ADC等）‌。
    
  • ‌范例寄存器‌：
    
    
    
    • EMR（变乱屏蔽寄存器）：控制变乱触发是否有用‌。
      
    • RTSR/FTSR（上升沿/降落沿触发选择寄存器）：设置变乱的触发条件‌。
      
    
    
  
  
• ‌克制寄存器‌
  
  
  
  • ‌功能‌：管理克制哀求的触发、优先级设置及克制屏蔽状态，直接关联CPU的克制相应流程‌12。
    
  • ‌范例寄存器‌：
    
    
    
    • IMR（克制屏蔽寄存器）：控制克制哀求是否被CPU相应‌。
      
    • EXTICR（外部克制设置寄存器）：设置克制线对应的GPIO引脚及触发方式‌。
      
    
    
  
  

  二、触发机制差别

  ‌特性‌‌变乱寄存器‌‌克制寄存器‌‌触发目的‌直接驱动硬件模块（如DMA、ADC）触发CPU克制服务步调（ISR）‌13‌相应方式‌硬件主动处理处罚，无需CPU加入需CPU生存现场并实行ISR‌12‌范例应用‌低耽误数据传输、周期性触发操纵异步任务处理处罚、告急变乱相应‌23  
  三、设置流程对比

  

• ‌变乱寄存器设置示例‌
  
  
  
  • 通过RTSR设置上升沿触发变乱。
    
  • 通过EMR使能变乱触发，信号直接转达至外设模块‌。
    
  
  
• ‌克制寄存器设置示例‌
  
  
  
  • 通过EXTICR绑定GPIO引脚到克制线。
    
  • 通过IMR使能克制哀求，并设置NVIC优先级‌。
    
  
  

  四、关键操持差别

  

• ‌变乱寄存器‌：
  
  
  
  • 通过硬件链路实现快速相应，实用于实时性要求高且无需复杂逻辑的场景‌。
    
  • 范例应用：DMA触发、定时器同步‌23。
    
  
  
• ‌克制寄存器‌：
  
  
  
  • 依赖CPU加入，得当须要实行复杂逻辑或修改步调流程的场景‌。
    
  • 范例应用：按键检测、通讯协议处理处罚‌。
    
  
  

  

---

  五、总结

  

• ‌变乱寄存器‌通过硬件链路实现快速相应，‌克制寄存器‌依赖CPU处理处罚异步任务‌。
  
• 两者常联合使用，比方：变乱触发DMA传输，传输完成后通过克制关照CPU‌23。
  

  
    ● 设置对应到外部克制控制器  (EXTI)  的  NVIC  克制通道的使能和屏蔽位，使得  20  个克制线中的      哀求可以被正确地相应。
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