11. 通用輸入輸出（GPIO)

11.1. 模塊介紹

每組 GPIO 端口有四個 32 位配置寄存器(GPIOx_MODE,GPIOx_OTYPE, GPIOx_OSPEED and GPIOx_PUPD)，兩個 32 位數(shù)據(jù)寄存器(GPIOx_IDAT and GPIOx_ODAT)，一個 32 位置位/復(fù)位寄存器(GPIOx_BSR)和一個 32 位翻轉(zhuǎn)寄存器(GPIOx_TGL)。另外，所有 GPIO 有兩個復(fù)用功能選擇寄存器(GPIOx_AFRH and GPIOx_AFRL)。

注：GPIOx 中的 x 表示 GPIO 組數(shù)。

11.2. 功能特點

• 輸出狀態(tài)：推挽或開漏(上下拉）

• 輸出寄存器狀態(tài)值(GPIOx_ODAT) 或者復(fù)用功能輸出

• 輸入狀態(tài)：浮空、上下拉、模擬

• 輸入數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)寄存器(GPIOx_IDAT) 或復(fù)用功能輸入

• 獨立置位/復(fù)位/翻轉(zhuǎn) IO 狀態(tài)(GPIOx_ BSR、GPIOx_TGL)

• 模擬功能

• 復(fù)用功能(開漏或推挽、上拉或下拉）

11.3. 功能說明

GPIO 的每一個端口可以通過軟件獨立配置成下面狀態(tài)

• 輸入浮空

• 輸入上拉

• 輸入下拉

• 模擬功能

• 開漏輸出(上拉或下拉）

• 推挽輸出

• 復(fù)用功能(開漏或推挽、上拉或下拉）

11.3.1. 通用 IO（GPIO）

復(fù)位期間和剛復(fù)位后，復(fù)用功能未開啟，IO 端口被配置成浮空輸入模式。

當(dāng)作為輸出配置時，寫到輸出數(shù)據(jù)寄存器上的值（GPIOx_ ODAT）輸出到相應(yīng)的 IO 引腳。可以以推挽或開漏模式使用輸出驅(qū)動器。

輸入數(shù)據(jù)寄存器（GPIOx_ IDAT）在每個 APB 時鐘周期捕捉 IO 引腳上的數(shù)據(jù)。所有 GPIO 引腳有一個內(nèi)部弱上拉，當(dāng)配置為輸入時，它們可以被激活也可以被斷開。

11.3.2. 單獨的位操作

當(dāng)對 GPIOx_ ODAT 的個別位編程時，軟件不需要禁止中斷：在單次 APB 寫操作里，可以只更改一個或多個位。只需要通過對“置位/復(fù)位寄存器”（GPIOx_BSR）或“取反寄存器”（GPIOx_TGL）中想要更改的位寫“1”來實現(xiàn)。沒被選擇的位將不被更改。

11.3.3. 復(fù)用功能（AF）

芯片 IO 引腳通過多路選擇器連接到片內(nèi)外設(shè)，每個 IO 上同一時刻只能選通一個復(fù)用功能。每個 IO引腳有一個 2 輸入的多路選擇器連接到復(fù)用功能（AF0~AF1），通過配置 GPIOx_AFRH/L 選擇功能。如果把端口配置成復(fù)用輸出功能，則引腳和輸出寄存器斷開，并和片上外設(shè)的輸出信號連接。如果軟件把一個 GPIO 腳配置成復(fù)用輸出功能，但是外設(shè)沒有被激活，它的輸出將不確定。

11.3.4. 輸入配置

當(dāng) IO 端口配置為輸入時

• 輸出緩存器被禁止

• 施密特觸發(fā)輸入被激活

• 根據(jù)輸入配置（上拉、下拉或浮空）的不同，弱上拉和下拉電阻被連接

• 出現(xiàn)在 IO 腳上的數(shù)據(jù)在每個 APB 時鐘被采樣到輸入數(shù)據(jù)寄存器

• 對輸入數(shù)據(jù)寄存器的讀訪問可得到 IO 狀態(tài)

11.3.5. 輸出配置

當(dāng) IO 端口被配置為輸出時

• 輸出緩沖器被激活

開漏模式：輸出寄存器上的“0”激活 N-MOS，而輸出寄存器上的“1”將端口置于高阻態(tài)（P-MOS 從不被激活）推挽模式：輸出寄存器上的“0”激活 N-MOS，而輸出寄存器上的“1”將激活 P-MOS。

• 施密特觸發(fā)輸入被激活

• 弱上拉和下拉電阻被禁止

• 出現(xiàn)在 IO 腳上的數(shù)據(jù)在每個 APB 時鐘被采樣到輸入數(shù)據(jù)寄存器

• 在開漏模式時，對輸入數(shù)據(jù)寄存器的讀訪問可得到 IO 狀態(tài)

• 在推挽模式時，對輸出數(shù)據(jù)寄存器的讀訪問得到一次寫的值

11.3.6. 模擬輸入配置

當(dāng) IO 端口被配置為模擬輸入配置時

• 輸出緩存器被禁止

• 禁止施密特觸發(fā)輸入，實現(xiàn)了每個模擬 IO 引腳上的零消耗。施密特觸發(fā)輸出值被強制為“0”

• 弱上拉和下拉電阻被禁止

• 讀取輸入數(shù)據(jù)寄存器時數(shù)值為“0”

11.3.7. 復(fù)用功能配置

對 IO 端口進行編程作為復(fù)用功能時

• 在開漏或推挽式配置中，輸出緩沖器被打開

• 內(nèi)置外設(shè)的信號驅(qū)動輸出緩沖器 (復(fù)用功能輸出)

• 施密特觸發(fā)輸入被激活

• 弱上拉和下拉電阻被禁止

• 在每個 APB 時鐘周期，出現(xiàn)在 IO 腳上的數(shù)據(jù)被采樣到輸入數(shù)據(jù)寄存器

• 開漏模式時，讀輸入數(shù)據(jù)寄存器時可得到 IO 口狀態(tài)

• 在推挽模式時，讀輸出數(shù)據(jù)寄存器時可得到一次寫的值

11.4. 模塊框圖

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