1.1: STM32外设-GPIO

本教程适用于 STM32 系列芯片（如 STM32F1、F4 等），以标准外设库或 HAL 库为基础，讲解如何配置和使用 GPIO（通用输入输出）。

目录

简介

GPIO（General Purpose Input/Output）是 STM32 最基本的外设之一，允许 MCU 与外部设备进行通信，如 LED、按键、继电器等。

GPIO 工作模式

STM32 的 GPIO 引脚支持以下几种模式：

  • 输入模式（Input）：
    • 浮空输入
    • 上拉/下拉输入
  • 输出模式（Output）：
    • 推挽输出（Push-pull）
    • 开漏输出（Open-drain）
  • 复用功能（AF）
  • 模拟模式（Analog）

使用步骤

1. 时钟使能

每个 GPIO 端口都需要手动开启时钟。例如：

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); // 使能 GPIOA 时钟

2. GPIO 初始化

使用 HAL 库进行初始化示例：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;

HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

3. GPIO 输入输出操作

输出高/低电平：

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);   // 输出高电平
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET); // 输出低电平

读取输入电平：

GPIO_PinState state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_13);

实战示例

使用 HAL 点亮 LED

假设 LED 接在 PA5：

void LED_Init(void) {
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;

  HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
}

void LED_On(void) {
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);
}

void LED_Off(void) {
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);
}

读取按键状态

假设按键接在 PC13：

void Key_Init(void) {
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_13;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

  HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);
}

uint8_t Key_Read(void) {
  return HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC, GPIO_PIN_13) == GPIO_PIN_RESET;
}

小贴士

  • 上拉/下拉电阻选择要根据外部电路情况。
  • 输入引脚建议不要浮空。
  • 推挽模式适合驱动 LED 等；开漏模式适合用于多路共线设备（如 I2C）。
  • 有些 IO 引脚默认是 JTAG/SWD 功能，需要在启动时复用为 GPIO。

参考资料

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