STM32F103筆記（一）：GPIO_Init（）函數詳解

GPIO_Init（）函數詳解，非原創，具體參考以下兩篇文章。

1.http://www.51hei.com/bbs/dpj-34504-1.html

函數目的：對GPIO進行初始化。
如果對寄存器操作GPIO有一定了解的話，對下面理解起來就比較簡單。
如果將GPIO口設置爲輸出模式，要設置兩個寄存器，CRL與ODR。
CRL：規定了低8位GPIO的輸出輸入狀態模式。
ODR：只用[15:0]確定GPIO端口的輸出值。
如下重點要理解CRL的工作方式。

CRL設置原理如上：
例如設置端口PD7，那麼就需要設置[31:28]四位，首先確定輸入低二位輸入輸出狀態及輸出模式下的速度，高二位設置GPIO端口的工作方式。如果不理解，多看看兩幅原理圖。
編寫GPIO_Init（）的原理(以CRL爲例)：
1.首先對GPIO_Mode，GPIO_Pin，GPIO_Speed進行宏定義。與CRL中使用略有差異，對GPIO_Mode中的定義，可以看到輸出模式下的定義的高四位均爲0x1.而輸入模式下設置爲0/2/4，此舉的目的是爲了便於計算機進行識別處理。進行完第一步後，能夠的得到4位的GPIO的狀態的數據。
2.管腳及管腳的輸出值如何確定。這是GPIO_Init()的第二個難點。
首先確定GPIO_Pin是哪個管腳，然後確定後，將CRL寄存器的4*Pin的位置上的數據值爲零，然後將第一步的取得值賦予CRL。
3.CRH和CRL的原理相同，通過 if (((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Pin & ((uint32_t)0x00FF)) != 0x00)來判斷是設置GPIO的低8位和高8位。
 

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
//GPIO_Init()函數定義
{
  uint32_t currentmode = 0x00, currentpin = 0x00, pinpos = 0x00, pos = 0x00;
  uint32_t tmpreg = 0x00, pinmask = 0x00;
//定義變量用作GPIO中CRL、CRH、ODR的判定

  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));  
  //檢查實參是否符合要求

  currentmode = ((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x0F);
//將GPIO_Mode的值與0x0f相與，只取Mode的低四位將值賦予currentmode。
  if ((((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x10)) != 0x00)
//說明是輸出。需要對速度進行配置。
// GPIO_Mode_AIN = 0x0,
  GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,
  GPIO_Mode_IPD = 0x28,
  GPIO_Mode_IPU = 0x48,
  GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,
  GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,
  GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,
  GPIO_Mode_AF_PP = 0x18
由此可以看出當上式判斷爲真時，即GPIO設定爲輸出模式。則進行下步判斷。
  {

assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_InitStruct->GPIO_Speed));
//判斷GPIO_Speed的速度值是否符合要求

currentmode |= (uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Speed;
//若爲輸出，將速度配置到最後兩位。
//注意：因爲GPIO_Mode設置的值得低二位均爲零，所以將GPIO_Speed賦予currentmode。
  }


  if (((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Pin & ((uint32_t)0x00FF)) != 0x00)
//判斷是否是設置CRL。
  {
tmpreg = GPIOx->CRL;
//首先將GPIOx_CRL的值賦予tmpreg。
for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++)
//通過循環比較，確定管腳
    {
      pos = ((uint32_t)0x01) << pinpos;
//位移操作，簡單好用

      currentpin = (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos;
//   將定義的GPIO_Pin與pos相與，如同下句，對管腳定位
      if (currentpin == pos)
//如果管腳確定爲第pos個管腳。
      {
        pos = pinpos << 2;
//那麼就將pinpos的向左位移兩位。即理解爲位置乘以4.這需要看下CRL寄存器原理

        pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;
//將0x0f（1111）向左位移pos位（剛剛經過pinpos向左位移過兩位）。即將CRL要處理的位置進行處理。
        tmpreg &= ~pinmask;
//將tmpreg的相應位置置零！

        tmpreg |= (currentmode << pos);
//將剛剛設置好的currentmode放置到指定的位置（原理參照CRL）。

        if (GPIO_InitStruct->GPIO  _Mode == GPIO_Mode_IPD)
        {
          GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);
        }
        else
        {

          if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU)
          {
            GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);
          }
//若爲上下拉輸入。如上設置，較爲簡單。
        }
      }
    }
    GPIOx->CRL = tmpreg;
  }


  if (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin > 0x00FF)
  {
    tmpreg = GPIOx->CRH;
    for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++)
    {
      pos = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));

      currentpin = ((GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos);
      if (currentpin == pos)
      {
        pos = pinpos << 2;

        pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;
        tmpreg &= ~pinmask;

        tmpreg |= (currentmode << pos);

        if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD)
        {
          GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
        }

        if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU)
        {
          GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
        }
      }
    }
    GPIOx->CRH = tmpreg;
  }
}

2.https://blog.csdn.net/wqx521/article/details/50925659

/* GPIO_InitTypeDef結構體 */
typedef enum
{
  GPIO_Speed_10MHz = 1,  //枚舉常量，值爲 1，代表輸出速率最高爲 10MHz
  GPIO_Speed_2MHz,       //對不賦值的枚舉變量，自動加 1，此常量值爲 2
  GPIO_Speed_50MHz       //常量值爲 3
} GPIOSpeed_TypeDef;
 
typedef enum
{
  GPIO_Mode_AIN = 0x0, //模擬輸入模式
  GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04, //浮空輸入模式
  GPIO_Mode_IPD = 0x28, //下拉輸入模式
  GPIO_Mode_IPU = 0x48, //上拉輸入模式
  GPIO_Mode_Out_OD = 0x14, //開漏輸出模式
  GPIO_Mode_Out_PP = 0x10, //通用推輓輸出模式
  GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,  //複用功能開漏輸出
  GPIO_Mode_AF_PP = 0x18   //複用功能推輓輸出
} GPIOMode_TypeDef;
 
typedef struct
{
  uint16_t GPIO_Pin;              /* 指定要配置的引腳 */
  GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;   /* 指定GPIO引腳輸出的最高頻率 */
  GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;     /* 指定GPIO引腳工作狀態 */
} GPIO_InitTypeDef;

/* 初始化GPIO -- GPIO_Init() */
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;
  /* 斷言，用於檢查輸入的參數是否正確 */
  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 的模式配置 -----------------------*/
  /*把輸入參數 GPIO_Mode 的低四位暫存在 currentmode*/
  currentmode = ((uint32_t)GPIO_InitStruct -
                 > GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x0F);
  /*判斷是否爲輸出模式，輸出模式，可輸入參數中輸出模式的 bit4 位都是 1*/
  if ((((uint32_t)GPIO_InitStruct -
        > GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x10)) != 0x00)
  {
    /* 檢查輸入參數 */
    assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_InitStruct->GPIO_Speed));
    /* 輸出模式，所以要配置 GPIO 的速率:00(輸入模式) 01(10MHz) 10(2MHz) 11 */
    currentmode |= (uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Speed;
  }
  /*----------------------------配置 GPIO 的 CRL 寄存器 -----------------------
  -*/
  /* 判斷要配置的是否爲 pin0 ~~ pin7 */
  if (((uint32_t)GPIO_InitStruct -
       > GPIO_Pin & ((uint32_t)0x00FF)) != 0x00)
  {
    /*備份原 CRL 寄存器的值*/
    tmpreg = GPIOx->CRL;
    /*循環，一個循環設置一個寄存器位*/
    for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++)
    {
      /*pos 的值爲 1 左移 pinpos 位*/
      pos = ((uint32_t)0x01) << pinpos;
      /* 令 pos 與輸入參數 GPIO_PIN 作位與運算，爲下面的判斷作準備 */
      currentpin = (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos;
      /*判斷，若 currentpin=pos,說明 GPIO_PIN 參數中含的第 pos 個引腳需要配置*/
      if (currentpin == pos)
      {
        /*pos 的值左移兩位（乘以 4），因爲寄存器中 4 個寄存器位配置一個引腳*/
        pos = pinpos << 2;
        /*以下兩個句子，把控制這個引腳的 4 個寄存器位清零，其它寄存器位不變*/
        pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;
        tmpreg &= ~pinmask;
        /* 向寄存器寫入將要配置的引腳的模式 */
        tmpreg |= (currentmode << pos);
        /* 復位 GPIO 引腳的輸入輸出默認值*/
        /*判斷是否爲下拉輸入模式*/
        if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD)
        {
          /*下拉輸入模式，引腳默認置 0，對 BRR 寄存器寫 1 可對引腳置 0*/
          GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);
        }
        else
        {
          /*判斷是否爲上拉輸入模式*/
          if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU)
          {
            /*上拉輸入模式，引腳默認值爲 1，對 BSRR 寄存器寫 1 可對引腳置 1*/
            GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);
          }
        }
      }
    }
    /*把前面處理後的暫存值寫入到 CRL 寄存器之中*/
    GPIOx->CRL = tmpreg;
  }
  /*---------------------------- 以下部分是對 CRH 寄存器配置的 -----------------
  --------當要配置的引腳爲 pin8 ~~ pin15 的時候，配置 CRH 寄存器， -----
  ------------- -----這過程和配置 CRL 寄存器類似------------------------------
  ------
  -------讀者可自行分析，看看自己是否瞭解了上述過程--^_^-----------*/
  /* 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;
  }
}