單元二LED流水燈控制湯宇嬌上海城建職業(yè)課件

單元二LED流水燈控制主講人：湯宇嬌上海城建職業(yè)學(xué)院本單元內(nèi)容GPIO功能概述GPIO寄存器功能說(shuō)明基于寄存器方式控制GPIO教學(xué)目標(biāo)了解GPIO的功能和電路結(jié)構(gòu)了解GPIO模塊的寄存器含義掌握基于寄存器的程序開(kāi)發(fā)方式2.1GPIO功能概述用途GPIOGPIO是通用輸入/輸出（GeneralPurposeI/O）的簡(jiǎn)稱(chēng)，主要用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需要用的數(shù)字量輸入/輸出的場(chǎng)合，例如輸出功能：繼電器、LED、蜂鳴器等的控制輸入功能：傳感器狀態(tài)、高低電平等信息的讀取復(fù)用功能：片內(nèi)外設(shè)的對(duì)外接口時(shí)序模擬：模擬SPI、I2C和UART等常用接口的時(shí)序基本特性STM32微控制器概述STM32的GPIO特性?xún)蓚€(gè)概念GPIOPA0對(duì)應(yīng)STM32F103RE芯片的14腳，屬于端口GPIOA，輸出電平由端口GPIOA的輸出數(shù)據(jù)寄存器GPIOA_ODR的第0位決定GPIO模塊由端口GPIOA、GPIOB、GPIOC等多個(gè)獨(dú)立的子模塊構(gòu)成例如：端口GPIOA包括PA0~PA15這16個(gè)引腳，通過(guò)7個(gè)硬件寄存器控制引腳工作目標(biāo)芯片GPIOSTM32F103RE的端口及引腳端口引腳數(shù)量備注GPIOAPA0~PA1516--GPIOBPB0~PB1516GPIOCPC0~PC1213GPIODPD21總結(jié)：一個(gè)端口默認(rèn)包含16個(gè)引腳，但是不同型號(hào)的STM32微控制器所包含的端口數(shù)量及各端口包含的引腳數(shù)量各不相同，具體信息可以查詢(xún)芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)引腳占用情況GPIOSTM32F103RE的端口及引腳PD0和PD1接入HSEPC14和PC15接入LSEPA13和PA14作為SWD接口1.2STM32GPIO模塊的電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)GPIO123端口寄存器組輸入輸出驅(qū)動(dòng)器引腳電路工作模式分類(lèi)GPIO工作模式輸入模式輸出模式模擬模式復(fù)用模式浮空輸入上拉輸入下拉輸入推挽輸出開(kāi)漏輸出根據(jù)上/下拉電阻的使能情況根據(jù)兩個(gè)MOS管的導(dǎo)通情況用法總結(jié)GPIOGPIO工作模式的用法總結(jié)輸入模式浮空輸入：按鍵識(shí)別上拉輸入：IO內(nèi)部上拉電阻輸入下拉輸入：IO內(nèi)部下拉電阻輸入模擬模式作為片內(nèi)模擬外設(shè)的對(duì)外引腳單純作為低功耗使用用法總結(jié)GPIOGPIO工作模式的用法總結(jié)輸出模式推挽輸出：可以輸出高/低電平，主要用于連接數(shù)字器件，如指示燈和繼電器等模塊；開(kāi)漏輸出：只能輸出低電平，適用于電流型驅(qū)動(dòng)，也可以作為電平轉(zhuǎn)換；復(fù)用模式復(fù)用推挽：片內(nèi)外設(shè)功能（URAT的TX，RX，SPI的MOSI，MISO，SCK，SS；

復(fù)用開(kāi)漏：片內(nèi)外設(shè)功能（I2C的SCL，SDA）2.3GPIO模塊的寄存器介紹端口寄存器GPIO端口寄存器配置低寄存器GPIOx_CRL配置高寄存器GPIOx_CRH輸入數(shù)據(jù)寄存器GPIOx_IDR輸出數(shù)據(jù)寄存器GPIOx_ODR設(shè)置/復(fù)位寄存器GPIOx_BSRR復(fù)位寄存器GPIOx_BRR配置鎖定寄存器GPIOx_LCKR配置寄存器GPIO端口配置低寄存器GPIOx_CRL配置寄存器GPIO端口配置高寄存器GPIOx_CRH配置寄存器GPIO輸入數(shù)據(jù)寄存器GPIOx_IDR配置寄存器GPIO輸出數(shù)據(jù)寄存器GPIOx_ODR配置寄存器GPIO置位/復(fù)位寄存器GPIOx_BSRR配置寄存器GPIO復(fù)位寄存器GPIOx_BRR配置寄存器GPIO端口配置鎖定寄存器GPIOx_LCKR使用舉例GPIO要求PA0輸出低電平，PA15輸出高電平2.4

利用指針訪(fǎng)問(wèn)單個(gè)寄存器端口地址范圍GPIOSTM32F103RE芯片的GPIO模塊各端口寄存器的地址范圍端口號(hào)寄存器組地址范圍備注GPIOA0x40010800-0x40010BFF每組端口占用了0x000～0x3FF共1K字節(jié)的存儲(chǔ)空間，而實(shí)際每組端口只包括7個(gè)32位的寄存器，只需要28個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間，多余的存儲(chǔ)空間預(yù)留給芯片升級(jí)使用。

GPIOB0x40010C00-0x40010FFFGPIOC0x40011000-0x400113FFGPIOD0x40011400-0x400117FF端口地址范圍GPIO端口GPIOA對(duì)應(yīng)寄存器的起始地址及偏移量寄存器名稱(chēng)寄存器起始地址偏移量GPIOA_CRL0x400108000x00GPIOA_CRH0x400108040x04GPIOA_IDR0x400108080x08GPIOA_ODR0x4001080c0x0CGPIOA_BSRR0x400108100x10GPIOA_BRR0x400108140x14GPIOA_LCKR0x400108180x180x40010800作為模式寄存器的起始地址，也是端口GPIOA寄存器組的起始地址所有寄存器為32位，占用四個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)空間12地址轉(zhuǎn)換方法GPIO利用指針完成地址的轉(zhuǎn)換地址轉(zhuǎn)換方法GPIO利用指針完成地址的轉(zhuǎn)換unsignedint*p表示定義一個(gè)指向無(wú)符號(hào)整型的指針p=0x40010800UL表示為指針變量p賦值，指向地址單元0x40010800UL*p即指針的解引用，表示訪(fǎng)問(wèn)從地址單元0x40010800UL開(kāi)始的4個(gè)字節(jié)地址單元的內(nèi)容地址轉(zhuǎn)換過(guò)程GPIO寄存器定義：#defineGPIOA_CRL*(volatileunsignedint*)(0x40010800UL)0x40010800UL將有符號(hào)常數(shù)轉(zhuǎn)換為一個(gè)無(wú)符號(hào)32位常數(shù)volatileunsignedint*(0x40010800UL)表示將常數(shù)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為指向無(wú)符號(hào)整型的指針，即寄存器的地址*(volatileunsignedint*)(0x40010800UL)表示指針的“解引用”，訪(fǎng)問(wèn)(讀/寫(xiě))指針?biāo)赶虻刂返臄?shù)據(jù)利用define取一個(gè)別名，用GPIOA_CRL代表該存儲(chǔ)空間通過(guò)GPIOA_CRL來(lái)訪(fǎng)問(wèn)對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)空間1234避免編譯器優(yōu)化指針的基類(lèi)型代表從地址0x40010800開(kāi)始的4字節(jié)存儲(chǔ)空間2.5

利用指結(jié)構(gòu)體指針訪(fǎng)問(wèn)寄存器組寄存器組GPIO多個(gè)寄存器的定義地址連續(xù)

利用結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)寄存器名稱(chēng)寄存器起始地址偏移量GPIOA_CRL0x400108000x00GPIOA_CRH0x400108040x04GPIOA_IDR0x400108080x08GPIOA_ODR0x4001080c0x0CGPIOA_BSRR0x400108100x10GPIOA_BRR0x400108140x14GPIOA_LCKR0x400108180x18unsignedint數(shù)據(jù)類(lèi)型占用4個(gè)字節(jié)地址轉(zhuǎn)換過(guò)程GPIO#define

GPIOA

((GPIO_TypeDef*)0x40010800UL)0x40010800UL將有符號(hào)常數(shù)轉(zhuǎn)換為一個(gè)無(wú)符號(hào)32位常數(shù)GPIO_TypeDef*(0x40010800UL)表示將常數(shù)強(qiáng)制轉(zhuǎn)換為指向GPIO_TypeDef類(lèi)型的結(jié)構(gòu)體指針利用define取別名，用GPIOA作為結(jié)構(gòu)體指針的別名123結(jié)構(gòu)體指針加成員變量的形式訪(fǎng)問(wèn)硬件寄存器GPIOA->CRL;GPIO