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STM32系统结构图

GPIO

GPIO（General Purpose Input/Output）是STM32内部的一种外设。

一个STM32芯片内存在多个GPIO外设，每个GPIO外设有16个引脚；

比如GPIOA：PA0~PA15;

GPIOB：PB0~PB15。

每个IO引脚都有输入电路和输出电路。

GPIO8种工作模式

链接

输入模式

由上下拉电阻控制。

上拉模式如何保持高电平

工作原理：

1. 当配置为上拉模式时，GPIO内部会连接一个上拉电阻(通常约30-50kΩ)到VDD

2. 当没有外部信号驱动时，上拉电阻会将引脚电压拉至高电平

VDD（正电源）

下拉模式如何保持低电平

工作原理：

1. 当配置为下拉模式时，GPIO内部会连接一个下拉电阻(通常约30-50kΩ)到GND

2. 当没有外部信号驱动时，下拉电阻会将引脚电压拉至低电平

VSS（负电源/地）

输出模式

由正负半导体控制 。

MOS

MOS（金属氧化物半导体）。

PMOS中的"P"

• P代表Positive（正）

• 当输出高电平时导通

NMOS中的"N"

• N代表Negative（负）

• 当输出低电平时导通

推挽输出

1上高，0下低；

开漏输出

PMOS断开，无效，只有NMOS在工作。

通用和复用输出

复用输出模式，与通用输出模式很是类似。只是输出的高低电平的来源，不是写程序让CPU直接写输出数据到寄存器，取而代之利用片上(stm32芯片上的)外设模块来输出电平信号。

注意：通用模式和复用模式接线不同。

GPIO编程控制步骤

1，使用RCC开启GPIO的时钟；

2，使用GPIO_Init()函数初始化GPIO；

3，使用输出/输出函数控制GPIO口。

GPIO的库函数

设置GPIO引脚电平

void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

功能：设置指定GPIO端口的单个或多个引脚为高电平（置1）

参数：

• GPIOx：GPIO端口（如GPIOA、GPIOB等）

• GPIO_Pin：要设置的引脚（可使用|组合多个引脚）

void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

功能：设置指定GPIO端口的单个或多个引脚为低电平（置0）

参数：

• GPIOx：GPIO端口

• GPIO_Pin：要清除的引脚（可使用|组合多个引脚）

void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);

功能：设置指定GPIO端口的单个引脚状态

参数：

• GPIOx：GPIO端口

• GPIO_Pin：要设置的引脚（只能单个引脚）

• BitVal：引脚状态（Bit_SET或Bit_RESET）

// 设置GPIOC的Pin4为高电平
GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_4, Bit_SET);// 设置GPIOC的Pin4为低电平
GPIO_WriteBit(GPIOC, GPIO_Pin_4, Bit_RESET);

void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);

功能：一次性设置整个GPIO端口的输出状态

参数：

• GPIOx：GPIO端口

• PortVal：16位值，表示所有引脚的状态（每个bit对应一个引脚）

// 设置GPIOA所有引脚状态：Pin0=1, Pin1=0, Pin2=1, 其他=0
GPIO_Write(GPIOA, 0x0005);  // 二进制 0000 0000 0000 0101

获取引脚输入/输出电平

uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

什么时候使用input,什么时候使用output?

函数类别	读取的数据来源	典型应用场景
Input系列函数	读取GPIO引脚当前输入电平	检测外部信号（按键、传感器等）
Output系列函数	读取GPIO输出寄存器的值	验证软件配置的输出状态

(1) 何时使用Input函数

当GPIO配置为输入模式或需要读取实际引脚电平时：

检测外部信号:

// 读取PA0引脚电平（配置为输入模式）
if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_PIN_0) == Bit_SET) {// 高电平处理（如按键按下）
}

读取多个输入引脚：

uint16_t port_val = GPIO_ReadInputData(GPIOB); // 读取PB0-PB15所有引脚

(2) 何时使用Output函数

当需要确认输出寄存器的状态（而非实际引脚电平）时：

验证输出配置：

// 检查PC13输出寄存器是否设置为高电平
if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOC, GPIO_PIN_13) == Bit_SET) {// 软件设置过输出高电平
}

批量读取输出状态：

uint16_t output_states = GPIO_ReadOutputData(GPIOD); // 读取PD端口输出寄存器

关键注意：

• 输出函数读取的是输出数据寄存器(ODR)的值，不一定等于实际引脚电平！

• 若外部电路拉低/拉高引脚（如短路），实际电平可能与ODR值不同。