GPIO
1.GPIO簡(jiǎn)介(General Purpose IO Ports)
通用輸入輸出端口,可通過(guò)他們輸出高/低點(diǎn)平或 通過(guò)它們讀入引腳的狀態(tài)，是高電平還是低點(diǎn)平。
用戶(hù)可以通過(guò)GPIO口 與硬件舉行數(shù)據(jù)交互(UART),
或控制硬件工作(LED，蜂鳴器等)，讀取硬件的工作狀態(tài)信號(hào)(如中斷信號(hào))等。
提供輸入輸出信號(hào)，傳輸存儲(chǔ)，控制信息的。
GPIO工作模式。
通過(guò)配置GPIO的端口寄存器，端口可以配置成8種模式。
| 模式名稱(chēng) | 性質(zhì) | 特征 | 典型應(yīng)用場(chǎng)景 |
|---|---|---|---|
浮空輸入GPIO_MODE_INPUT
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數(shù)字輸入 | 可讀取引腳電平，若引腳懸空，則電平不穩(wěn)定 | 外部已提供確定電平的信號(hào) |
上拉輸入GPIO_MODE_INPUT GPIO_PULLUP
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數(shù)字輸入 | 可讀取引腳電平,內(nèi)部連接上拉電阻,懸空時(shí)默認(rèn)高電平 | 按鍵檢測(cè)（按鍵接地） |
下拉輸入GPIO_MODE_INPUT GPIO_PULLDOWN
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數(shù)字輸入 | 可讀取引腳電平,內(nèi)部連接下拉電阻,懸空時(shí)默認(rèn)低電平 | 按鍵,高電平觸發(fā)的傳感器信號(hào) |
模擬輸入GPIO_MODE_ANALOG
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模擬輸入 | GPIO無(wú)效，引腳直接接入內(nèi)部ADC,比如電壓采集 | ADC輸入、DAC輸出 |
開(kāi)漏輸出GPIO_MODE_OUTPUT_OD
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數(shù)字輸出 | 可輸出引腳電平，高電平為高阻態(tài)，低電平接VSS | 通訊I2C、單總線(xiàn) |
推挽輸出(常用)GPIO_MODE_OUTPUT_PP
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數(shù)字輸出 | 可輸出引腳電平，高電平接VDD，低電平接VSS | LED、PWM、SPI |
復(fù)用開(kāi)漏輸出GPIO_MODE_AF_OD
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數(shù)字輸出 | 由片上外設(shè)控制，高電平為高阻態(tài)，低電平接VSS | I2C_SDA、I2C_SCL,片內(nèi)外設(shè)功能TX1,MOSI,MISO,SCK,SS |
復(fù)用推挽輸出GPIO_MODE_AF_PP
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數(shù)字輸出 | 由片上外設(shè)控制，高電平接VDD，低電平接VSS | USART_TX、SPI_MOSI,片內(nèi)外設(shè)功能SCL/SDL |
中斷：
GPIO_MODE_IT_RASING 外部中斷，上升沿觸發(fā)檢測(cè)
GPIO_MODE_IT_FALLING 外部中斷，下降沿觸發(fā)檢測(cè)
GPIO_MODE_IT_RASING_FAILLING 外部中斷，上升和下降雙沿觸發(fā)檢測(cè)
GPIO_MODE_IT_EVT_RASING 外部事件，上升沿
GPIO_MODE_IT_EVT_FALLING 外部中斷，下降沿觸發(fā)檢測(cè)
GPIO_MODE_IT_EVT_RASING_FALLING 外部中斷，上升和下降雙沿觸發(fā)檢測(cè)
GPIO的初始化。
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; //設(shè)置所選管腳的速度
GPIO_NOPULL; 設(shè)置管腳的上拉和下拉；
MX_GPIO_Init(); 初始化所設(shè)置的引腳。
常用模式詳解
0. 推挽輸出
推挽輸出（Push-Pull Output） 是 GPIO 最常用的輸出模式之一，適用于需要強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力和明確高低電平的場(chǎng)景。
結(jié)構(gòu)：
推挽輸出由兩個(gè)MOS管（PMOS 和 NMOS）組成：
PMOS（上管）：負(fù)責(zé)拉高電平（VDD）。
NMOS（下管）：負(fù)責(zé)拉低電平（GND）。
兩個(gè)MOS管不會(huì)同時(shí)導(dǎo)通，避免短路。
輸出方式：
輸出高電平（1）：PMOS 導(dǎo)通，NMOS 關(guān)閉，引腳連接至 VDD（如 3.3V）。
輸出低電平（0）：NMOS 導(dǎo)通，PMOS 關(guān)閉，引腳連接至 GND（0V）。
1. 開(kāi)漏輸出（Open-Drain Output）
特點(diǎn)：輸出端只能拉低電平（接地）或高阻態(tài)（懸空），不能主動(dòng)輸出高電平。
需外接上拉電阻才能實(shí)現(xiàn)高電平輸出。
常見(jiàn)用途：
電平轉(zhuǎn)換（兼容不同電壓的設(shè)備）。
多設(shè)備共享總線(xiàn)（如I2C、單總線(xiàn)協(xié)議），避免沖突。
需要“線(xiàn)與”邏輯的場(chǎng)景（多個(gè)開(kāi)漏輸出連接時(shí)，任一設(shè)備拉低即全局低電平）。
2.輸入模式（Input Mode）
浮空輸入（Floating Input）：無(wú)內(nèi)部上拉/下拉電阻，引腳電平完全由外部電路決定。易受干擾，需外部確保穩(wěn)定電平。
上拉/下拉輸入（Pull-up/Pull-down Input）：通過(guò)內(nèi)部電阻將引腳默認(rèn)電平拉高或拉低，避免懸空時(shí)的噪聲。
常見(jiàn)用途：
讀取按鍵、開(kāi)關(guān)狀態(tài)（通常配上拉或下拉）。
接收數(shù)字信號(hào)（如UART、GPIO中斷）。
3.復(fù)用功能模式（Alternate Function）
特點(diǎn)：GPIO引腳被配置為外設(shè)專(zhuān)用功能（如SPI、UART、PWM等），由硬件自動(dòng)控制輸入/輸出。
常見(jiàn)用途：
通信接口（USART、I2C、SPI）。
定時(shí)器輸出（PWM、捕獲輸入）。
4.模擬模式（Analog Mode）
特點(diǎn)：引腳直接連接至ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）或DAC（數(shù)模轉(zhuǎn)換器），禁用數(shù)字電路。
常見(jiàn)用途：
采集模擬信號(hào)（如傳感器數(shù)據(jù)、電池電壓）。
輸出模擬信號(hào)（通過(guò)DAC）。
5.最常用的模式排名
推挽輸出：驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，高低電平明確，用于控制LED、繼電器等。
開(kāi)漏輸出：用于總線(xiàn)協(xié)議（I2C）或電平轉(zhuǎn)換。
上拉/下拉輸入：讀取數(shù)字信號(hào)時(shí)防干擾。
復(fù)用功能：使用硬件外設(shè)時(shí)必選。
6.選擇依據(jù)
輸出需求：推挽（普通驅(qū)動(dòng)）、開(kāi)漏（總線(xiàn)共享）。
輸入需求：上拉/下拉（穩(wěn)定信號(hào)）、浮空（外部已處理）。
特殊功能：復(fù)用或模擬模式。
例如，I2C總線(xiàn)必須使用開(kāi)漏輸出，而按鍵檢測(cè)常用上拉輸入。
2.GPIO初始化結(jié)構(gòu)體定義。
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
Pin： 指定配置的GPIO管腳
Mode：指定所選管腳的操作模式
Pull：指定所選管腳的操作
Speed： 指定選定管腳的速度
Alernate：要連接到所選引腳的外設(shè)。
__HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();//開(kāi)啟AHB1時(shí)鐘
可用GPIO引腳26個(gè)。
PA組：PA0~PA15
PB組：PB0~PB7
PC組：PC13~PC15.
3. 常用函數(shù)。
3.1 void HAL_GPIO_WritePin 設(shè)置GPIO電平狀態(tài)。
用于設(shè)置引腳輸出高/低電平，通過(guò)BDRR寄存器付匯或置位操作。
void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)
參數(shù)1：端口號(hào)，可選范圍：GPIOA 到 GPIOG。
參數(shù)2：引腳號(hào)，可選范圍：GPIO_PIN_0 到 GPIO_PIN_15
參數(shù)3：設(shè)置輸出狀態(tài)，2個(gè)枚舉值可選擇。
GPIO_PIN_SET 表示高電平
GPIO_PIN_RESET 表示低電平
3.2 HAL_GPIO_ReadPin() 讀取GPIO電平狀態(tài)。
GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
讀取指定GPIO端口和 引腳號(hào)的電平狀態(tài)。
參數(shù)1：端口號(hào)，可選范圍：GPIOA 到 GPIOG。
參數(shù)2：引腳號(hào)，可選范圍：GPIO_PIN_0 到 GPIO_PIN_15
返回值：
GPIO_PIN_SET 高電平1
GPIO_PIN_RESET 低電平0
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