GPIO通用输入输出口 - STM32

最后更新时间：2024年02月25日

点灯大师 - GPIO通用输入输出口

01 - STM32 - GPIO通用输入输出口

GPIO简介

GPIO基本结构

GPIO位结构

GPIO模式（八种）

  • 通过配置GPIO的端口配置寄存器，端口可以配置成以下8种模式。
模式名称性质特征
浮空输入数字输入可读取引脚电平，若引脚悬空，则电平不确定
上拉输入数字输入可读取引脚电平，内部连接上拉电阻，悬空时默认高电平
下拉输入数字输入可读取引脚电平，内部连接下拉电阻，悬空时默认低电平
模拟输入模拟输入GPIO无效，引脚直接接入内部ADC
开漏输出数字输出可输出引脚电平，高电平为高阻态，低电平接VSS
推挽输出数字输出可输出引脚电平，高电平接VDD，低电平接VSS
复用开漏输出数字输出由片上外设控制，高电平为高阻态，低电平接VSS
复用推挽输出数字输出由片上外设控制，高电平接VDD，低电平接VSS

GPIO输入

浮空/上拉/下拉输入

模拟输入

开漏/推挽输出

复用开漏/推挽输出

LED和蜂鸣器简介

硬件电路

面包板

LED闪烁 & LED流水灯 & 蜂鸣器

LED闪烁

接线图

实物图

代码

  • 请先将Delay.c/h加入到项目中。
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

int main(void)
{
        /*GPIO初始化*/
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                    //定义结构体变量
    /*开启时钟*/
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);    //开启GPIOA的时钟
                                                            //使用各个外设前必须开启时钟，否则对外设的操作无效
    

    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;        //GPIO模式，赋值为推挽输出模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;                //GPIO引脚，赋值为第0号引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;        //GPIO速度，赋值为50MHz
    
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                    //将赋值后的构体变量传递给GPIO_Init函数
                                                            //函数内部会自动根据结构体的参数配置相应寄存器
                                                            //实现GPIOA的初始化
    
    /*主循环，循环体内的代码会一直循环执行*/
    while (1)
    {
        /*设置PA0引脚的高低电平，实现LED闪烁，下面展示3种方法*/
        
        /*方法1：GPIO_ResetBits设置低电平，GPIO_SetBits设置高电平*/
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);                    //将PA0引脚设置为低电平
        Delay_ms(500);                                        //延时500ms
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0);                    //将PA0引脚设置为高电平
        Delay_ms(500);                                        //延时500ms
        
        /*方法2：GPIO_WriteBit设置低/高电平，由Bit_RESET/Bit_SET指定*/
        GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_RESET);        //将PA0引脚设置为低电平
        Delay_ms(500);                                        //延时500ms
        GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, Bit_SET);            //将PA0引脚设置为高电平
        Delay_ms(500);                                        //延时500ms
        
        /*方法3：GPIO_WriteBit设置低/高电平，由数据0/1指定，数据需要强转为BitAction类型*/
        GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)0);        //将PA0引脚设置为低电平
        Delay_ms(500);                                        //延时500ms
        GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_0, (BitAction)1);        //将PA0引脚设置为高电平
        Delay_ms(500);                                        //延时500ms
    }
}

测试

LED流水灯

接线图

代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

int main(void)
{
    /*开启时钟*/
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);    //开启GPIOA的时钟
                                                            //使用各个外设前必须开启时钟，否则对外设的操作无效
    
    /*GPIO初始化*/
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                    //定义结构体变量
    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;        //GPIO模式，赋值为推挽输出模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_All;                //GPIO引脚，赋值为所有引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;        //GPIO速度，赋值为50MHz
    
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                    //将赋值后的构体变量传递给GPIO_Init函数
                                                            //函数内部会自动根据结构体的参数配置相应寄存器
                                                            //实现GPIOA的初始化
    
    /*主循环，循环体内的代码会一直循环执行*/
    while (1)
    {
        /*使用GPIO_Write，同时设置GPIOA所有引脚的高低电平，实现LED流水灯*/
        GPIO_Write(GPIOA, ~0x0001);    //0000 0000 0000 0001，PA0引脚为低电平，其他引脚均为高电平，注意数据有按位取反
        Delay_ms(100);                //延时100ms
        GPIO_Write(GPIOA, ~0x0002);    //0000 0000 0000 0010，PA1引脚为低电平，其他引脚均为高电平
        Delay_ms(100);                //延时100ms
        GPIO_Write(GPIOA, ~0x0004);    //0000 0000 0000 0100，PA2引脚为低电平，其他引脚均为高电平
        Delay_ms(100);                //延时100ms
        GPIO_Write(GPIOA, ~0x0008);    //0000 0000 0000 1000，PA3引脚为低电平，其他引脚均为高电平
        Delay_ms(100);                //延时100ms
        GPIO_Write(GPIOA, ~0x0010);    //0000 0000 0001 0000，PA4引脚为低电平，其他引脚均为高电平
        Delay_ms(100);                //延时100ms
        GPIO_Write(GPIOA, ~0x0020);    //0000 0000 0010 0000，PA5引脚为低电平，其他引脚均为高电平
        Delay_ms(100);                //延时100ms
        GPIO_Write(GPIOA, ~0x0040);    //0000 0000 0100 0000，PA6引脚为低电平，其他引脚均为高电平
        Delay_ms(100);                //延时100ms
        GPIO_Write(GPIOA, ~0x0080);    //0000 0000 1000 0000，PA7引脚为低电平，其他引脚均为高电平
        Delay_ms(100);                //延时100ms
    }
}

测试

.gif)

蜂鸣器

接线图

代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

int main(void)
{
        /*GPIO初始化*/
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;                    //定义结构体变量
    /*开启时钟*/
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);    //开启GPIOB的时钟
                                                            //使用各个外设前必须开启时钟，否则对外设的操作无效
    

    
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;        //GPIO模式，赋值为推挽输出模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;                //GPIO引脚，赋值为第12号引脚
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;        //GPIO速度，赋值为50MHz
    
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);                    //将赋值后的构体变量传递给GPIO_Init函数
                                                            //函数内部会自动根据结构体的参数配置相应寄存器
                                                            //实现GPIOB的初始化
    
    /*主循环，循环体内的代码会一直循环执行*/
    while (1)
    {
        GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);        //将PB12引脚设置为低电平，蜂鸣器鸣叫
        Delay_ms(100);                            //延时100ms
        GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);        //将PB12引脚设置为高电平，蜂鸣器停止
        Delay_ms(100);                            //延时100ms
        GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);        //将PB12引脚设置为低电平，蜂鸣器鸣叫
        Delay_ms(100);                            //延时100ms
        GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);        //将PB12引脚设置为高电平，蜂鸣器停止
        Delay_ms(700);                            //延时700ms
    }
}

测试

  • 蜂鸣器可能是坏的。

GPIO输出

按键简介

传感器模块简介

  • 传感器模块：传感器元件（光敏电阻/热敏电阻/红外接收管等）的电阻会随外界模拟量的变化而变化；
  • 通过与定值电阻分压即可得到模拟电压输出，再通过电压比较器进行二值化即可得到数字电压输出。

硬件电路

C语言

数据类型

关键字位数表示范围stdint关键字ST关键字
char8-128 ~ 127int8_ts8
unsigned char80 ~ 255uint8_tu8
short16-32768 ~ 32767int16_ts16
unsigned short160 ~ 65535uint16_tu16
int32-2147483648 ~ 2147483647int32_ts32
unsigned int320 ~ 4294967295uint32_tu32
long32-2147483648 ~ 2147483647
unsigned long320 ~ 4294967295
long long64-(2^64)/2 ~ (2^64)/2-1int64_t
unsigned long long640 ~ (2^64)-1uint64_t
float32-3.4e38 ~ 3.4e38
double64-1.7e308 ~ 1.7e308

宏定义

typedef

结构体

枚举

按键控制LED & 光敏传感器控制蜂鸣器

按键控制LED

接线图

代码（LED）

  • 新建Hardware文件夹

LED.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * 函    数：LED初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED_Init(void)
{
        /*GPIO初始化*/
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    /*开启时钟*/
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);        //开启GPIOA的时钟
    

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);                        //将PA1和PA2引脚初始化为推挽输出
    
    /*设置GPIO初始化后的默认电平*/
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2);                //设置PA1和PA2引脚为高电平
}

/**
  * 函    数：LED1开启
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED1_ON(void)
{
    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);        //设置PA1引脚为低电平
}

/**
  * 函    数：LED1关闭
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED1_OFF(void)
{
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);        //设置PA1引脚为高电平
}

/**
  * 函    数：LED1状态翻转
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED1_Turn(void)
{
    if (GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_1) == 0)        //获取输出寄存器的状态，如果当前引脚输出低电平
    {
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);                    //则设置PA1引脚为高电平
    }
    else                                                    //否则，即当前引脚输出高电平
    {
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_1);                    //则设置PA1引脚为低电平
    }
}

/**
  * 函    数：LED2开启
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED2_ON(void)
{
    GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);        //设置PA2引脚为低电平
}

/**
  * 函    数：LED2关闭
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED2_OFF(void)
{
    GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);        //设置PA2引脚为高电平
}

/**
  * 函    数：LED2状态翻转
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LED2_Turn(void)
{
    if (GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_2) == 0)        //获取输出寄存器的状态，如果当前引脚输出低电平
    {                                                  
        GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);                       //则设置PA2引脚为高电平
    }                                                  
    else                                                       //否则，即当前引脚输出高电平
    {                                                  
        GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_2);                     //则设置PA2引脚为低电平
    }
}

LED.h

#ifndef __LED_H
#define __LED_H

void LED_Init(void);
void LED1_ON(void);
void LED1_OFF(void);
void LED1_Turn(void);
void LED2_ON(void);
void LED2_OFF(void);
void LED2_Turn(void);

#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"

int main(void)
{
    LED_Init();
    while(1)
    {
    }
}

测试LED模块（正常亮起）

测试LED模块（交替闪烁）

代码

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"

int main(void)
{
    LED_Init();
    while(1)
    {
        //交替闪烁
        LED1_ON();
        LED2_OFF();
        Delay_ms(500);
        LED1_ON();
        LED2_OFF();
        Delay_ms(500);
    }
}

测试

代码2（Key）（按键）

Key.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

/**
  * 函    数：按键初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Key_Init(void)
{
    /*开启时钟*/
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);        //开启GPIOB的时钟
    
    /*GPIO初始化*/
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_11;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);                        //将PB1和PB11引脚初始化为上拉输入
}

/**
  * 函    数：按键获取键码
  * 参    数：无
  * 返 回 值：按下按键的键码值，范围：0~2，返回0代表没有按键按下
  * 注意事项：此函数是阻塞式操作，当按键按住不放时，函数会卡住，直到按键松手
  */
uint8_t Key_GetNum(void)
{
    uint8_t KeyNum = 0;        //定义变量，默认键码值为0
    
    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0)            //读PB1输入寄存器的状态，如果为0，则代表按键1按下
    {
        Delay_ms(20);                                            //延时消抖
        while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_1) == 0);    //等待按键松手
        Delay_ms(20);                                            //延时消抖
        KeyNum = 1;                                                //置键码为1
    }
    
    if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0)            //读PB11输入寄存器的状态，如果为0，则代表按键2按下
    {
        Delay_ms(20);                                            //延时消抖
        while (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_11) == 0);    //等待按键松手
        Delay_ms(20);                                            //延时消抖
        KeyNum = 2;                                                //置键码为2
    }
    
    return KeyNum;            //返回键码值，如果没有按键按下，所有if都不成立，则键码为默认值0
}

Key.h

#ifndef __KEY_H
#define __KEY_H

void Key_Init(void);
uint8_t Key_GetNum(void);

#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "Key.h"

uint8_t KeyNum;        //定义用于接收按键键码的变量

int main(void)
{
    /*模块初始化*/
    LED_Init();        //LED初始化
    Key_Init();        //按键初始化
    
    while (1)
    {
        KeyNum = Key_GetNum();        //获取按键键码
        
        if (KeyNum == 1)            //按键1按下
        {
            LED1_Turn();            //LED1翻转
        }
        
        if (KeyNum == 2)            //按键2按下
        {
            LED2_Turn();            //LED2翻转
        }
    }
}

测试

光敏传感器控制蜂鸣器

接线图

代码（Buzzer）

Buzzer.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * 函    数：蜂鸣器初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Buzzer_Init(void)
{
    /*开启时钟*/
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);        //开启GPIOB的时钟
    
    /*GPIO初始化*/
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);                        //将PB12引脚初始化为推挽输出
    
    /*设置GPIO初始化后的默认电平*/
    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);                            //设置PB12引脚为高电平
}

/**
  * 函    数：蜂鸣器开启
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Buzzer_ON(void)
{
    GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);        //设置PB12引脚为低电平
}

/**
  * 函    数：蜂鸣器关闭
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Buzzer_OFF(void)
{
    GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);        //设置PB12引脚为高电平
}

/**
  * 函    数：蜂鸣器状态翻转
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void Buzzer_Turn(void)
{
    if (GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_12) == 0)        //获取输出寄存器的状态，如果当前引脚输出低电平
    {
        GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);                        //则设置PB12引脚为高电平
    }
    else                                                        //否则，即当前引脚输出高电平
    {
        GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_12);                        //则设置PB12引脚为低电平
    }
}

Buzzer.h

#ifndef __BUZZER_H
#define __BUZZER_H

void Buzzer_Init(void);
void Buzzer_ON(void);
void Buzzer_OFF(void);
void Buzzer_Turn(void);

#endif

LightSensor.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header

/**
  * 函    数：光敏传感器初始化
  * 参    数：无
  * 返 回 值：无
  */
void LightSensor_Init(void)
{
        /*GPIO初始化*/
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    /*开启时钟*/
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);        //开启GPIOB的时钟
    

    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);                        //将PB13引脚初始化为上拉输入
}

/**
  * 函    数：获取当前光敏传感器输出的高低电平
  * 参    数：无
  * 返 回 值：光敏传感器输出的高低电平，范围：0/1
  */
uint8_t LightSensor_Get(void)
{
    return GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_13);            //返回PB13输入寄存器的状态
}

LightSensor.h

#ifndef __LIGHT_SENSOR_H
#define __LIGHT_SENSOR_H

void LightSensor_Init(void);
uint8_t LightSensor_Get(void);

#endif

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "Buzzer.h"
#include "LightSensor.h"

int main(void)
{
    /*模块初始化*/
    Buzzer_Init();            //蜂鸣器初始化
    LightSensor_Init();        //光敏传感器初始化
    
    while (1)
    {
        if (LightSensor_Get() == 1)        //如果当前光敏输出1
        {
            Buzzer_ON();                //蜂鸣器开启
        }
        else                            //否则
        {
            Buzzer_OFF();                //蜂鸣器关闭
        }
    }
}

测试（遮挡光敏传感器，蜂鸣器响）

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