STM32 GPIO之 GPIO_Init() 函数

傷城~ 2022-08-18 02:41 381阅读 0赞

今天，我们来分析一下GPIO\_Init() 函数的实现，看看ST的工程师是如何实现初始化端口的（不对地方，请大家多多指正）。

每个GPIO端口有16个Pin, 每个端口的配置 有两个寄存器，高位和低位寄存器配置。  
来看看，两个寄存器，这个函数主要就是对这两个寄存器的操作。  
![CRH][]  
![CRL][]

可以看到寄存器中每\*\*\*四位\*\*\*设置一个PIN。  
在输入模式(MODE\[1:0\]=00)：  
00：模拟输入模式  
01：浮空输入模式(复位后的状态)  
10：上拉/下拉输入模式  
11：保留  
在输出模式(MODE\[1:0\]>00)：  
00：通用推挽输出模式  
01：通用开漏输出模式  
10：复用功能推挽输出模式  
11：复用功能开漏输出模式  
MODEy\[1:0\]：端口x的模式位(y = 8…15)  
软件通过这些位配置相应的I/O端口，请参考表15端口位配置表。  
00：输入模式(复位后的状态)  
01：输出模式，最大速度10MHz  
10：输出模式，最大速度2MHz  
11：输出模式，最大速度50MHz  
从上面，我们可以知道 :  
***MODEy\[1:0\]： 来确定输入输出模式（在输出模式的时候设置速度）  
CNFy\[1:0\] 根据MODEy里面的值 设置IO口 上拉，下拉，模拟，推挽。***  
现在，贴出程序（下面的不是ST的源程序，我删减了些，在本文的最后，贴出源程序,现在只是为了方便讲解）：  
（下面的程序中，没有设置上/下拉时引脚的值，在本文最后贴出的程序是完整的）

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef * GPIOx,GPIO_InitTypeDef * GPIO_InitStruct)
    {
       uint32_t currentmode = 0x00, currentpin = 0x00, pinpos = 0x00, pos = 0x00;
      uint32_t tmpreg = 0x00, pinmask = 0x00;
       //先把模式值得到， 
       currentmode=(uint32_t)(GPIO_InitStruct->GPIO_Mode)&(uint32_t)0x0F;
          //判断是否为输出模式,如果是输出模式 则要设置输出速率
          if((((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode)&((uint32_t)0x10))!=0x00)
          	{
          	   currentmode |=((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Speed);
         	}  
    	  //判断是低/高位
           if(((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Pin)&((uint32_t)0x00FF) !=0x00)
           	{
               tmpreg=(uint32_t)GPIOx->CRL;  //得到当前寄存器的值
               for(pinpos=0x0;pinpos<0x08;pinpos++)
    		   	{
                  pos=(uint32_t)0x01<<pinpos;
    			  currentpin=(uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Pin & pos;
    			  if(currentpin==pos)
    			  	{
    			  	   pos=pinpos<<2;
                       //清楚寄存器中要设置的位，其余的不变，就是这里把其余位的值保留下来了
    				   pinmask=((uint32_t)0x0F)<<pos; 
    				   tmpreg &= ~pinmask;
    				   tmpreg |=currentmode<<pos;
                 	}
    		   	}
    		   GPIOx->CRL=tmpreg;
      
           	}	
    }

***currentmode=(uint32\_t)(GPIO\_InitStruct->GPIO\_Mode)&(uint32\_t)0x0F;***  
这句，通过位 与 得到当前的模式。  
我们来看看GPIO\_Mode 的 枚举值 ，  
typedef enum  
\{ GPIO\_Mode\_AIN = 0x0, //模拟输入  
GPIO\_Mode\_IN\_FLOATING = 0x04,//浮空输入  
GPIO\_Mode\_IPD = 0x28, //上拉输入  
GPIO\_Mode\_IPU = 0x48,//上拉输入  
GPIO\_Mode\_Out\_OD = 0x14, //通用开漏输出  
GPIO\_Mode\_Out\_PP = 0x10,//通用推挽输出  
GPIO\_Mode\_AF\_OD = 0x1C,//复用开漏输出  
GPIO\_Mode\_AF\_PP = 0x18//复用推挽输出  
\}GPIOMode\_TypeDef;

解释下 这些枚举的具体值:  
由于每个pin的设置 Bit 只有四位，上面的有值实际在填寄存器的值的时候是没有用的，可是这些值在做判断如何填的时候大有用处。  
GPIO\_Mode\_IPD = 0x28, //上拉输入  
GPIO\_Mode\_IPU = 0x48,//上拉输入  
2，4是用来区分上/下拉的，因为上拉，下拉的初始值是不一样的，  
GPIO\_Mode\_Out\_OD = 0x14, //通用开漏输出  
GPIO\_Mode\_Out\_PP = 0x10,//通用推挽输出  
GPIO\_Mode\_AF\_OD = 0x1C,//复用开漏输出  
GPIO\_Mode\_AF\_PP = 0x18//复用推挽输出

0x1x ,使用来在程序来判断 输出输出。

***if((((uint32\_t)GPIO\_InitStruct->GPIO\_Mode)&((uint32\_t)0x10))!=0x00)***  
用来判断是否是 输出模式。  
如果是输出模式，执行下面这句:  
***currentmode |=((uint32\_t)GPIO\_InitStruct->GPIO\_Speed);***  
把输出速度也加进来。

现在，我们把 要设置引脚的模式的值 放在了 \*\*\*currentmode\*\**里了。  
只要把这个值填到，引脚对应 CRL/CRH中个的相应位，就行了。  
**if(((uint32\_t)GPIO\_InitStruct->GPIO\_Pin)&((uint32\_t)0x00FF) !=0x00)**  
判断是高位八位还是低八位.  
如果是低八位的话:  
**tmpreg=(uint32\_t)GPIOx->CRL;** //得到当前寄存器的值。  
**for(pinpos=0x0;pinpos<0x08;pinpos++)**  
八次循环刚好把 八个引脚设置好。  
**pos=(uint32\_t)0x01<<pinpos;**  
把0x01左移pinpos位，  
**currentpin=(uint32\_t)GPIO\_InitStruct->GPIO\_Pin & pos;**  
**if(currentpin==pos)**  
判断 这俩个值是否相等，  
这三句话，就是 在做: 八次循环执行第几次，就是在给第几个引脚赋值，判断要赋值得引脚是否在本次循环可以赋值，  
如果，没有理解，我们来看看这个：  
\#define GPIO\_Pin\_0 ((uint16\_t)0x0001) /*!< Pin 0 selected */  
\#define GPIO\_Pin\_1 ((uint16\_t)0x0002) /*!< Pin 1 selected */  
\#define GPIO\_Pin\_2 ((uint16\_t)0x0004) /*!< Pin 2 selected */  
\#define GPIO\_Pin\_3 ((uint16\_t)0x0008) /*!< Pin 3 selected */  
\#define GPIO\_Pin\_4 ((uint16\_t)0x0010) /*!< Pin 4 selected */  
\#define GPIO\_Pin\_5 ((uint16\_t)0x0020) /*!< Pin 5 selected */  
\#define GPIO\_Pin\_6 ((uint16\_t)0x0040) /*!< Pin 6 selected */  
\#define GPIO\_Pin\_7 ((uint16\_t)0x0080) /*!< Pin 7 selected */  
\#define GPIO\_Pin\_8 ((uint16\_t)0x0100) /*!< Pin 8 selected */  
\#define GPIO\_Pin\_9 ((uint16\_t)0x0200) /*!< Pin 9 selected */  
\#define GPIO\_Pin\_10 ((uint16\_t)0x0400) /*!< Pin 10 selected */  
\#define GPIO\_Pin\_11 ((uint16\_t)0x0800) /*!< Pin 11 selected */  
\#define GPIO\_Pin\_12 ((uint16\_t)0x1000) /*!< Pin 12 selected */  
\#define GPIO\_Pin\_13 ((uint16\_t)0x2000) /*!< Pin 13 selected */  
\#define GPIO\_Pin\_14 ((uint16\_t)0x4000) /*!< Pin 14 selected */  
\#define GPIO\_Pin\_15 ((uint16\_t)0x8000) /*!< Pin 15 selected */  
\#define GPIO\_Pin\_All ((uint16\_t)0xFFFF) /*!< All pins selected \*  
从上面的值，我们就可以理解，这三句话在做什么  
if成立执行：  
***pos=pinpos<<2;*** 左移两位，等于乘以4 ，

***pinmask=((uint32\_t)0x0F)<<pos;***  
把0x0f左移 Pos（0，4，8，12，16，20，24，28）位，  
***tmpreg &= ~pinmask;***  
把配置的PIn的相应bIt清0 .  
***tmpreg |=currentmode<<pos;***  
在填入寄存的值。  
***GPIOx->CRL=tmpreg;***  
高八位与低八位基本一样。你们自己研究。  
现在贴上ST的源码

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
    {
      uint32_t currentmode = 0x00, currentpin = 0x00, pinpos = 0x00, pos = 0x00;
      uint32_t tmpreg = 0x00, pinmask = 0x00;
      /* Check the parameters */
      assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));
      assert_param(IS_GPIO_MODE(GPIO_InitStruct->GPIO_Mode));
      assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_InitStruct->GPIO_Pin));  
      
    /*---------------------------- GPIO Mode Configuration -----------------------*/
      currentmode = ((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x0F);
      if ((((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x10)) != 0x00)
      { 
        /* Check the parameters */
        assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_InitStruct->GPIO_Speed));
        /* Output mode */
        currentmode |= (uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Speed;
      }
    /*---------------------------- GPIO CRL Configuration ------------------------*/
      /* Configure the eight low port pins */
      if (((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Pin & ((uint32_t)0x00FF)) != 0x00)
      {
        tmpreg = GPIOx->CRL;
         for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++)
        {
          pos = ((uint32_t)0x01) << pinpos;
          /* Get the port pins position */
          currentpin = (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos;
          if (currentpin == pos)
          {
            pos = pinpos << 2;
            /* Clear the corresponding low control register bits */
            pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;
            tmpreg &= ~pinmask;
            /* Write the mode configuration in the corresponding bits */
            tmpreg |= (currentmode << pos);
            /* Reset the corresponding ODR bit */
            if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD)
            {
              GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);
            }
            else
            {
              /* Set the corresponding ODR bit */
              if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU)
              {
                GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);
              }
            }
          }
        }
        GPIOx->CRL = tmpreg;
            }
    /*---------------------------- GPIO CRH Configuration ------------------------*/
      /* Configure the eight high port pins */
      if (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin > 0x00FF)
      {
        tmpreg = GPIOx->CRH;
        for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++)
        {
          pos = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
          /* Get the port pins position */
          currentpin = ((GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos);
          if (currentpin == pos)
          {
            pos = pinpos << 2;
            /* Clear the corresponding high control register bits */
            pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;
            tmpreg &= ~pinmask;
            /* Write the mode configuration in the corresponding bits */
            tmpreg |= (currentmode << pos);
            /* Reset the corresponding ODR bit */
            if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD)
            {
              GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
            }
            /* Set the corresponding ODR bit */
            if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU)
            {
              GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
            }
          }
        }
        GPIOx->CRH = tmpreg;
      }
    }

[CRH]: /images/20220731/81f74fdff7b54c9180358bff49e4cc6a.png
[CRL]: /images/20220731/4452e2d591a64ca6808cc50009e3efad.png