STM32F103C8T6引脚复用大揭秘：释放多功能引脚的无限潜力

# 1. STM32F103C8T6引脚复用概述**

STM32F103C8T6是一款功能强大的微控制器，具有丰富的引脚资源。引脚复用功能允许将单个引脚配置为多个功能，极大地提高了引脚的利用率。本节将概述STM32F103C8T6的引脚复用功能，包括其原理、优点和应用场景。

# 2. 引脚复用机制

### 2.1 引脚复用原理

STM32F103C8T6微控制器提供引脚复用功能，允许单个物理引脚连接到多个外设。这可以通过配置引脚复用配置寄存器来实现。

引脚复用机制的原理是将每个物理引脚连接到一个多路复用器。多路复用器是一个电子电路，它允许多个输入信号共享一个输出信号。通过配置多路复用器的选择位，可以将物理引脚连接到所需的外部设备。

### 2.2 引脚复用配置寄存器

引脚复用配置寄存器用于配置引脚的多路复用功能。每个引脚都有一个对应的引脚复用配置寄存器，其地址在参考手册中指定。

引脚复用配置寄存器通常包含以下字段：

- **AFSEL**：引脚复用使能位，用于使能或禁用引脚复用功能。
- **AF**：引脚复用功能选择位，用于选择引脚连接到的外部设备。

### 2.3 引脚复用配置步骤

要配置引脚复用，需要遵循以下步骤：

1. **确定要复用的引脚。**
2. **查找引脚对应的引脚复用配置寄存器。**
3. **设置引脚复用使能位（AFSEL）。**
4. **设置引脚复用功能选择位（AF）。**

**代码示例：**

// 使能 PA0 引脚的复用功能
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN;

// 设置 PA0 引脚复用为 UART1_TX
GPIOA->AFR[0] |= GPIO_AFRL_AFRL0_1;

**逻辑分析：**

* 第一行代码使能 PA0 引脚的时钟。
* 第二行代码将 PA0 引脚的复用功能选择为 UART1_TX。

**参数说明：**

* **RCC->APB2ENR**：APB2 外设时钟使能寄存器。
* **RCC_APB2ENR_IOPAEN**：PA 端口时钟使能位。
* **GPIOA->AFR[0]**：PA 端口引脚复用寄存器 0。
* **GPIO_AFRL_AFRL0_1**：PA0 引脚复用功能选择为 UART1_TX。

# 3. 引脚复用实践应用**

### 3.1 GPIO复用为输入/输出引脚

STM32F103C8T6的GPIO引脚默认配置为模拟输入模式，需要通过引脚复用配置为GPIO模式才能作为输入/输出引脚使用。

**步骤：**

1. 使能GPIO时钟：在RCC时钟配置寄存器（RCC_AHB1ENR）中设置相应的GPIO时钟位。
2. 配置GPIO模式：在GPIO模式寄存器（GPIOx_MODER）中设置引脚模式为输入（00）或输出（01）。
3. 配置GPIO输出类型：在GPIO输出类型寄存器（GPIOx_OTYPER）中设置引脚输出类型为推挽输出（0）或开漏输出（1）。
4. 配置GPIO拉/上拉电阻：在GPIO拉/上拉电阻寄存器（GPIOx_PUPDR）中设置引脚拉/上拉电阻为无（00）、上拉（01）或下拉（10）。

**代码示例：**

// 使能GPIOC时钟
RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOCEN;

// 配置PC13引脚为输出模式
GPIOC->MODER |= GPIO_MODER_MODER13_0;

// 配置PC13引脚为推挽输出
GPIOC->OTYPER &= ~GPIO_OTYPER_OT_13;

// 配置PC13引脚无拉/上拉电阻
GPIOC->PUPDR &= ~GPIO_PUPDR_PUPDR13;

### 3.2 GPIO复用为中断引脚

STM32F103C8T6的GPIO引脚可以配置为外部中断引脚，用于触发中断事件。

**步骤：**

1. 使能GPIO时钟：在RCC时钟配置寄存器（RCC_AHB1ENR）中设置相应的GPIO时钟位。
2. 配置GPIO模式：在GPIO模式寄存器（GPIOx_MODER）中设置引脚模式为输入（00）。
3. 配置GPIO中断触发方式：在GPIO中断触发选择寄存器（GPIOx_EXTICR）中设置引脚中断触发方式为上升沿（001）、下降沿（101）、上升沿或下降沿（111）触发。
4. 配置GPIO中断优先级：在NVIC中断优先级寄存器（NVIC_IPRx）中设置GPIO中断优先级。
5. 使能GPIO中断：在GPIO中断使能寄存器（GPIOx_IER）中设置相应的GPIO中断位。

**代码示例：**

// 使能GPIOA时钟
RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOAEN;

// 配置PA0引脚为输入模式
GPIOA->MODER &= ~GPIO_MODER_MODER0;

// 配置PA0引脚为上升沿触发中断
GPIOA->EXTICR[0] |= GPIO_EXTICR1_EXTI0_PA;

// 配置PA0中断优先级为3
NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 3);

// 使能PA0中断
GPIOA->IER |= GPIO_IER_IER0;

### 3.3 GPIO复用为定时器引脚

STM32F103C8T6的GPIO引脚可以配置为定时器引脚，用于生成PWM波形或捕获外部事件。

**步骤：**

1. 使能GPIO时钟：在RCC时钟配置寄存器（RCC_AHB1ENR）中设置相应的GPIO时钟位。
2. 配置GPIO模式：在GPIO模式寄存器（GPIOx_MODER）中设置引脚模式为复用功能（10）。
3. 配置GPIO复用功能：在GPIO复用功能选择寄存器（GPIOx_AFRx）中设置引脚复用功能为定时器功能。
4. 配置定时器：配置相应的定时器寄存器（TIMx_CR1、TIMx_PSC、TIMx_ARR等）以生成PWM波形或捕获外部事件。

**代码示例：**

// 使能GPIOA时钟
RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOAEN;

// 配置PA0引脚为复用功能模式
GPIOA->MODER |= GPIO_MODER_MODER0_1;

// 配置PA0引脚为定时器2通道1复用功能
GPIOA->AFR[0] |= GPIO_AFRL_AFRL0_TIM2;

// 配置定时器2通道1为PWM模式
TIM2->CR1 |= TIM_CR1_CEN;
TIM2->PSC = 7200 - 1; // 分频系数为7200
TIM2->ARR = 1000 - 1; // 自动重装载值1000
TIM2->CCR1 = 500; // 占空比50%

### 3.4 GPIO复用为串口引脚

STM32F103C8T6的GPIO引脚可以配置为串口引脚，用于发送和接收串口数据。

**步骤：**

1. 使能GPIO时钟：在RCC时钟配置寄存器（RCC_AHB1ENR）中设置相应的GPIO时钟位。
2. 配置GPIO模式：在GPIO模式寄存器（GPIOx_MODER）中设置引脚模式为复用功能（10）。
3. 配置GPIO复用功能：在GPIO复用功能选择寄存器（GPIOx_AFRx）中设置引脚复用功能为串口功能。
4. 配置串口：配置相应的串口寄存器（USARTx_CR1、USARTx_BRR等）以发送和接收串口数据。

**代码示例：**

// 使能GPIOA时钟
RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOAEN;

// 配置PA2引脚为复用功能模式
GPIOA->MODER |= GPIO_MODER_MODER2_1;

// 配置PA2引脚为串口1发送引脚复用功能
GPIOA->AFR[0] |= GPIO_AFRL_AFRL2_USART1;

// 配置串口1
USART1->CR1 |= USART_CR1_UE; // 使能串口
USART1->BRR = 0x341; // 波特率9600

# 4.1 引脚复用与DMA配合使用

### DMA概述

DMA（直接存储器访问）是一种硬件功能，允许外设直接访问内存，而无需CPU干预。这可以大大提高数据传输速度，特别是对于大量数据传输的情况。

### 引脚复用与DMA配合

STM32F103C8T6上的引脚可以复用为DMA请求引脚。这允许外设直接向DMA控制器请求数据传输，而无需CPU介入。

### 配置步骤

要将引脚复用为DMA请求引脚，需要执行以下步骤：

1. **选择DMA通道：**根据外设需要使用的DMA通道，选择相应的引脚。
2. **配置引脚复用：**使用`GPIOx_AFRL`或`GPIOx_AFRH`寄存器将引脚复用为DMA请求引脚。
3. **配置DMA控制器：**设置DMA通道的控制寄存器，包括源地址、目标地址、传输长度和数据传输模式。

### 代码示例

以下代码示例演示了如何将PA0引脚复用为DMA请求引脚，并使用DMA传输数据：

// 启用DMA时钟
RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_DMA1EN;

// 复用PA0引脚为DMA请求引脚
GPIOA->AFR[0] |= GPIO_AFRL_AFRL0_DMA1;

// 配置DMA通道
DMA1_Channel1->CCR |= DMA_CCR_MINC | DMA_CCR_CIRC | DMA_CCR_DIR;
DMA1_Channel1->CPAR = (uint32_t)&data_source;
DMA1_Channel1->CMAR = (uint32_t)&data_destination;
DMA1_Channel1->CNDTR = data_length;

// 启动DMA传输
DMA1_Channel1->CCR |= DMA_CCR_EN;

### 逻辑分析

* **`RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_DMA1EN;`：**启用DMA1时钟。
* **`GPIOA->AFR[0] |= GPIO_AFRL_AFRL0_DMA1;`：**将PA0引脚复用为DMA1请求引脚。
* **`DMA1_Channel1->CCR |= DMA_CCR_MINC | DMA_CCR_CIRC | DMA_CCR_DIR;`：**配置DMA通道控制寄存器。
* `DMA_CCR_MINC`：允许源地址和目标地址自动递增。
* `DMA_CCR_CIRC`：启用循环传输模式。
* `DMA_CCR_DIR`：设置数据传输方向为从源地址到目标地址。
* **`DMA1_Channel1->CPAR = (uint32_t)&data_source;`：**设置源地址。
* **`DMA1_Channel1->CMAR = (uint32_t)&data_destination;`：**设置目标地址。
* **`DMA1_Channel1->CNDTR = data_length;`：**设置数据传输长度。
* **`DMA1_Channel1->CCR |= DMA_CCR_EN;`：**启动DMA传输。

### 优点

引脚复用与DMA配合使用具有以下优点：

* **提高数据传输速度：**DMA直接访问内存，无需CPU干预，从而提高数据传输速度。
* **减轻CPU负载：**DMA处理数据传输，减轻了CPU的负载，使其可以执行其他任务。
* **降低功耗：**DMA传输比CPU传输更省电，因为CPU在传输过程中处于空闲状态。

# 5. 引脚复用常见问题与解决方法**

在使用引脚复用功能时，可能会遇到一些常见问题。以下列出一些常见问题及其解决方法：

1. **引脚复用配置后不起作用**

- **问题原因：**引脚复用配置寄存器未正确设置。
- **解决方法：**仔细检查引脚复用配置寄存器的设置，确保其与预期功能相匹配。

2. **引脚复用后出现冲突**

- **问题原因：**多个外设试图使用同一引脚。
- **解决方法：**检查外设引脚分配表，选择不冲突的引脚。如果无法避免冲突，可以考虑使用引脚复用矩阵（如果可用）来重新分配引脚。

3. **引脚复用后功耗增加**

- **问题原因：**引脚复用后，引脚处于高阻态，导致泄漏电流增加。
- **解决方法：**在不使用引脚时，将其配置为低阻态或输入模式。

4. **引脚复用后中断不触发**

- **问题原因：**中断配置不正确，或引脚复用后中断优先级发生变化。
- **解决方法：**检查中断配置，确保其与预期功能相匹配。如果中断优先级发生变化，可以调整中断优先级寄存器。

5. **引脚复用后无法使用JTAG调试**

- **问题原因：**引脚复用后，JTAG引脚可能被重新分配。
- **解决方法：**在使用JTAG调试之前，恢复JTAG引脚的默认配置。