【嵌入式】手把手教你入门STM32的GPIO：使用GPIO输入

目录

 GPIO 输入的基本概念

STM32 GPIO 输入配置步骤

注意事项

总结

 GPIO 输入的基本概念

GPIO引脚可以配置为输入或输出模式。在输入模式下，GPIO用于读取外部信号，比如开关、传感器等。以下是关于STM32 GPIO输入的一些基本知识点：

• 引脚配置：每个GPIO引脚可以独立配置为输入或输出，支持多种输入模式。
• 输入模式：GPIO输入引脚可以配置为上拉、下拉或浮空输入，以适应不同的电路设计。
• 中断功能：GPIO输入支持外部中断，可以在信号变化时触发中断处理程序，增强实时响应能力。

STM32 GPIO 输入配置步骤

配置STM32的GPIO输入一般需要以下几个步骤：

选择GPIO引脚：

• 确定要使用的GPIO引脚，参考STM32的引脚图，确保该引脚支持输入功能
• 

启用时钟：

    使用RCC（时钟控制器）启用对应GPIO端口的时钟。每个GPIO端口（如GPIOA、GPIOB等）都有各自的时钟，使得该端口能够正常工作。

函数原型：

void RCC_APB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_APB1Periph, FunctionalState NewState);

参数说明

• RCC_APB1Periph：指定需要使能时钟的APB1外设，可以是以下值之一或组合（使用“按位或”操作）：

  • RCC_APB1Periph_TIM2：定时器2
  • RCC_APB1Periph_TIM3：定时器3
  • RCC_APB1Periph_TIM4：定时器4
  • RCC_APB1Periph_USART2：USART2
  • RCC_APB1Periph_USART3：USART3
  • RCC_APB1Periph_I2C1：I2C1
  • RCC_APB1Periph_I2C2：I2C2
  • RCC_APB1Periph_CAN1：CAN1
  • RCC_APB1Periph_PWR：电源接口
  • RCC_APB1Periph_BKP：备份接口
  • RCC_APB1Periph_WWDG：独立看门狗
  • 其他设备按需设置。

• NewState：指定外设时钟的新状态，可选值：

  • ENABLE：使能该外设的时钟。
  • DISABLE：禁用该外设的时钟。

使用示例

例如，要使能USART2的时钟，可以使用如下代码：

#include "stm32f10x_rcc.h"

void RCC_Config(void) {
    // 启用USART2的时钟
    RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_GPIOA, ENABLE);
}

配置引脚模式：

    使用GPIO_InitTypeDef结构体设置引脚模式、上拉/下拉电阻等属性。引脚模式包括输入模式、输出模式等，具体可根据需要进行设置。

在调用GPIO_Init()函数前，需先定义并设置 GPIO_InitTypeDef 结构体的成员变量。该结构体通常包含以下成员：

typedef struct
{
  uint16_t GPIO_Pin;              // GPIO引脚，可以是GPIO_Pin_0~GPIO_Pin_15
  GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;      // GPIO模式，如输入、输出、复用等
  GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;    // GPIO速度，仅在输出模式下有效
} GPIO_InitTypeDef;

• GPIO_Pin：指定要配置的GPIO引脚，可以是 GPIO_Pin_0 到 GPIO_Pin_15。可以用 | 运算符选择多个引脚。
• GPIO_Mode：指定GPIO模式，具体如下：
  • GPIO_Mode_AIN：模拟输入模式。
  • GPIO_Mode_IN_FLOATING：浮空输入模式。
  • GPIO_Mode_IPD：下拉输入模式。
  • GPIO_Mode_IPU：上拉输入模式。
  • GPIO_Mode_Out_OD：开漏输出模式。
  • GPIO_Mode_Out_PP：推挽输出模式。
  • GPIO_Mode_AF_OD：复用功能开漏输出模式。
  • GPIO_Mode_AF_PP：复用功能推挽输出模式。
• GPIO_Speed：指定输出速度，仅在输出模式有效：
  • GPIO_Speed_10MHz：10 MHz速度。
  • GPIO_Speed_2MHz：2 MHz速度。
  • GPIO_Speed_50MHz：50 MHz速度。

假设我们要将GPIOA的PA0配置为上拉输入模式，代码如下：

#include "stm32f10x_gpio.h"
#include "stm32f10x_rcc.h"

void GPIO_Config(void) {
    // 启用GPIOA时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

    // 配置PA0为上拉输入模式
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;  // 上拉输入
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;  // 设置速度，不影响输入模式
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

初始化引脚：

    调用GPIO_Init()函数完成引脚的初始化，确保引脚配置生效。  

参数说明

• GPIOx：指定GPIO端口，可以是GPIOA、GPIOB等（视具体芯片而定）。
• GPIO_InitStruct：指向GPIO_InitTypeDef结构体的指针，该结构体定义了引脚的初始化设置。

读取引脚状态：

  使用GPIO_ReadInputDataBit()函数读取引脚的状态，以获取外部信号的当前状态。

参数说明 

• GPIOx：指定GPIO端口，可以是GPIOA、GPIOB等（具体端口视芯片不同而变化）。
• GPIO_Pin：指定GPIO引脚，可以是 GPIO_Pin_0、GPIO_Pin_1 等。

返回值

• 1：表示引脚为高电平。
• 0：表示引脚为低电平。

uint8_t pinState = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0);

if (pinState) {
    // 引脚状态为高电平
} else {
    // 引脚状态为低电平
}

注意事项

在进行GPIO输入配置时，以下注意事项值得关注：

• 确保时钟启用：在配置GPIO之前，必须正确启用时钟。没有启用时钟的GPIO引脚将无法正常工作。
• 外部中断配置：使用外部中断时，除了配置GPIO引脚外，还需要正确配置NVIC（中断控制器），以处理相应的中断服务例程（ISR）。
• 信号去抖动：在读取开关等机械信号时，可能会出现抖动现象。可以通过软件去抖动或硬件滤波器来提高信号的稳定性。

总结

STM32的GPIO输入功能为外部设备交互提供了灵活的解决方案。通过正确配置GPIO引脚，开发者可以有效地读取外部信号，并在需要时触发中断，增强系统的响应能力。希望本文能够帮助您更好地理解和使用STM32的GPIO输入功能。在实际应用中，根据具体需求灵活配置GPIO将极大提升系统的性能与可靠性。