STM32单片机GPIO编程：解锁输入输出控制，轻松驾驭硬件

# 1. STM32 GPIO 概述

STM32 微控制器中的通用输入/输出 (GPIO) 外设提供了一个灵活且可配置的接口，用于与外部设备进行交互。GPIO 引脚可配置为输入、输出或模拟功能，并支持中断、复用和 DMA 传输。本章将概述 STM32 GPIO 的关键特性和功能，为后续章节的深入探讨奠定基础。

# 2. GPIO 编程基础

GPIO（通用输入输出）是 STM32 微控制器中一个重要的外设，它允许微控制器与外部世界进行交互。本章节将介绍 GPIO 编程的基础知识，包括 GPIO 配置寄存器、模式和类型以及中断。

### 2.1 GPIO 配置寄存器

每个 GPIO 端口都有一个对应的配置寄存器，用于控制端口的配置。这些寄存器通常以 GPIOx_MODER、GPIOx_OTYPER、GPIOx_OSPEEDR 和 GPIOx_PUPDR 命名，其中 x 表示端口号（A、B、C、...）。

**GPIOx_MODER** 寄存器用于设置 GPIO 引脚的模式。它有以下模式选项：

- 输入模式（00）：引脚配置为输入，可以接收外部信号。
- 输出模式（01）：引脚配置为输出，可以驱动外部负载。
- 复用模式（10）：引脚配置为复用功能，可以连接到其他外设。
- 模拟模式（11）：引脚配置为模拟输入或输出。

**GPIOx_OTYPER** 寄存器用于设置 GPIO 引脚的输出类型。它有以下选项：

- 推挽输出（0）：引脚输出高电平时，连接到 VDD；输出低电平时，连接到 GND。
- 开漏输出（1）：引脚输出高电平时，断开连接；输出低电平时，连接到 GND。

**GPIOx_OSPEEDR** 寄存器用于设置 GPIO 引脚的输出速度。它有以下选项：

- 低速（00）：输出速度为 2 MHz。
- 中速（01）：输出速度为 10 MHz。
- 高速（10）：输出速度为 50 MHz。
- 最高速度（11）：输出速度为 100 MHz。

**GPIOx_PUPDR** 寄存器用于设置 GPIO 引脚的上下拉电阻。它有以下选项：

- 无上拉下拉（00）：引脚没有上拉或下拉电阻。
- 上拉电阻（01）：引脚连接到一个上拉电阻，将引脚拉高到 VDD。
- 下拉电阻（10）：引脚连接到一个下拉电阻，将引脚拉低到 GND。
- 保留（11）：保留，不推荐使用。

### 2.2 GPIO 模式和类型

STM32 GPIO 引脚可以配置为不同的模式和类型，以满足不同的应用需求。

**模式**

GPIO 引脚可以配置为以下模式：

- 输入模式：引脚配置为输入，可以接收外部信号。
- 输出模式：引脚配置为输出，可以驱动外部负载。
- 复用模式：引脚配置为复用功能，可以连接到其他外设。
- 模拟模式：引脚配置为模拟输入或输出。

**类型**

GPIO 引脚可以配置为以下类型：

- 推挽输出：引脚输出高电平时，连接到 VDD；输出低电平时，连接到 GND。
- 开漏输出：引脚输出高电平时，断开连接；输出低电平时，连接到 GND。
- 浮空输入：引脚没有连接到任何外部负载，可以接收外部信号。
- 上拉输入：引脚连接到一个上拉电阻，将引脚拉高到 VDD。
- 下拉输入：引脚连接到一个下拉电阻，将引脚拉低到 GND。

### 2.3 GPIO 中断

GPIO 引脚可以配置为中断源，当引脚的状态发生变化时触发中断。GPIO 中断可以通过以下方式配置：

- **中断使能寄存器（GPIOx_IMR）**：用于使能或禁止 GPIO 引脚的中断。
- **中断清零寄存器（GPIOx_ICR）**：用于清除 GPIO 引脚的中断标志。
- **中断状态寄存器（GPIOx_ISR）**：用于读取 GPIO 引脚的中断状态。
- **中断优先级寄存器（NVIC_IPR）**：用于设置 GPIO 中断的优先级。

当 GPIO 引脚的中断发生时，微控制器会执行一个中断服务程序（ISR）。ISR 负责处理中断并执行相应的操作。

**代码示例：**

以下代码示例演示了如何配置 GPIO 引脚为输入模式并使能中断：

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