學習板：STM32F103ZET6

自己想例子、去設計代碼不易，求贊~

一、GPIO的暫存器

參考檔案：《STM32中文參考手冊》

每個GPIO埠有兩個32位配置暫存器(GPIOx_CRL， GPIOx_CRH)，兩個32位資料暫存器
(GPIOx_IDR和GPIOx_ODR)，一個32位置位/復位暫存器(GPIOx_BSRR)，一個16位復位寄存
器(GPIOx_BRR)和一個32位鎖定暫存器(GPIOx_LCKR)

1、埠配置低暫存器(GPIOx_CRL) (x=A…E)

1、詳述

該暫存器是用來配置低位暫存器（PX0~PX7），為32位暫存器，對于GPIOX，從PX0 ~PX7共8 個IO口，32位暫存器的每四位配置一個IO口，用來配置GPIO的輸入輸出模式和輸出時的speed，

對于每個IO口配置的四位，由兩位的MODE和兩位的CNF，其中MODE配置Speed，CNF配置是哪種輸出模式

所以配置GPIO的步驟：
①判斷是低8位IO還是高8位IO
②判斷該IO對應的CNF和MODE值為多少
③撰寫配置函式：

GPIOA(B、C、D、E)——>CRL(或CRH)=0x....

2、舉例

以按鍵為例

由原理圖可知，KEY_UP按下后，PA0變為高電平，沒有按下時，PA0處于懸空狀態；KEY0、KEY1、KEY2按下后PE4、PE3、PE2分別變為低電平，未按下時，對應IO口處于懸空狀態，所以按鍵的GPIO配置的模式可以是浮空輸入，不過KEY_UP按下后為了更好的檢測到高電平，可以采用上拉輸入；KEY0、KEY1、KEY2按下后為了更好的檢測到低電平，可以采用下拉輸入，

KEY_UP的GPIO配置：
①PA0為低位，采用GPIOA_CRL
②上拉輸入，所以CNF為10表示上拉/下拉輸入，MODE為00，表示輸入模式

代碼：

		GPIOA->CRL&=0xfffffff0;
		GPIOA->CRL|=0x00000008;

第一行代碼是為了讓第0、1、2、3這四位置0，其它位不變；第二行代碼是為了讓第0、1、2、3這4位變為1000，其它位不變，

KEY0的GPIO配置：
①PE4為低4位，所以使用GPIOE_CRL暫存器
②采用下拉輸入，所以CNF為10，輸入模式，MODE為00

代碼：

		GPIOE->CRL&=0xfff0ffff;
		GPIOE->CRL|=0x00080000;

第一行代碼是為了將第16、17、18、19位置0，其它位保持不變；第二行代碼是為了將第16、17、18、19位置1000，其它位保持不變，

2、埠配置高暫存器(GPIOx_CRH) (x=A…E)

與埠配置低暫存器（GPIOx_CRL）（x=A…E）類似，唯一不同的是對應PX8~PX15 IO口，

3、埠輸入資料暫存器（GPIOx_IDR）（x=A…E）

1、詳述

該暫存器為32位暫存器， 其中高16位保持不變，低16位依次對應PX0~PX15，該暫存器只能以16位的形式讀出

那怎么獲取某一位的值呢？可以用與運算，如想要知道第6位是不是輸入了高電平，即檢測第6位是否為1，只需與1111111110111111與運算，即與0xffbf進行與運算
代碼：

uint16_t x;//定義一個16位的數
x=GPIOE->IDR&0xffbf;
if(x==0xffff)//高電平
....
if(x==0xffbf)//低電平
....

或者：

if((GPIOE->IDR&0xffbf)==GPIOE->IDR)//低電平
....
if((GPIOE->IDR&0xffbf)!=GPIOE->IDR)//高電平
....

總之，埠輸入資料暫存器(GPIOx_IDR) 就是來判讀各位的IO口是什么狀態，

2、舉例

例：按下開關KEY0后LED1亮，取消按下后LED1滅

為了方便代碼粘貼，全部程式在主函式中撰寫
代碼：

#include "sys.h"
#include"stm32f10x.h"
 int main(void)
 {	
	 uint16_t x;//定義一個16位的數
	//KEY0 PE4  CFN+MODE 1000
	//LED0 PE5  CFN+MODE 0011
	 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE , ENABLE);//時鐘使能
	 // RCC->APB2ENR|=0x0040;
	 GPIOE->CRL&=0xff00ffff;
	 GPIOE->CRL|=0x00380000;//PE5與PE4一起配置
	 
	 while(1)
	 {
		x=GPIOE->IDR&0x0010;
		if(x==0)//KEY0按下
		 {
			GPIOE->ODR&=0xffdf;//PE5置0，點亮LED0
			
		 }
		 GPIOE->ODR|=0xFFFF;//恢復PE都為高電平
	 }
 }

解釋一下例子：

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE , ENABLE);//時鐘使能

上述代碼是配置時鐘，GPIO時鐘配置都用RCC_APB2PeriphClockCmd（）

	GPIOE->CRL&=0xff00ffff;
	GPIOE->CRL|=0x00380000;//PE5與PE4一起配置

上面代碼是配置PE5（LED0）和PE4(KEY0)

PE4是KEY0，按下后PE4引腳變為低電平，未按下時PE4引腳為懸空，采用下拉輸入，所以CFN+MODE為1000；PE5為LED0，低電平時點亮，高電平時熄滅，所以采用推挽輸出，速度為50M，CFN+MODE為0011，兩者都為低位IO，采用GPIOE_CRL暫存器配置，

第一行代碼先將16~23位置0，其它位不變，第二行代碼將16 ~23位置00111000，其它位不變，完成PE4和PE5的配置，

	x=GPIOE->IDR&0x0010;

上述代碼是為了檢測KEY0是否按下，如果按下，則GPIOE_IDR的第4位變為0，此時與0x0010與運算后，值為0

檢測到按下后，執行：

	GPIOE->ODR&=0xffdf;//PE5置0，點亮LED0

上述代碼的暫存器是接下來要總結的暫存器，就是將IO的某位軟體置0或1輸出，而GPIOx_IDR是外界原因置0或1來輸入到芯片，
現在要點亮LED0，則GPIOE的第5位變為0，所以和0xffdf進行與運算就行了

需要注意的是，進行與運算和或運算時，改變的只能是相關的IO引腳，其它無關的IO引腳的電平值一定要保持不變

GPIOE->ODR|=0xFFFF;//恢復PE都為高電平

上述代碼是為了將GPIOE全部引腳恢復原狀，因為死回圈中執行一次后，PE4和PE5都變為低電平，若不恢復原狀，LED的引腳PE5一直處于低電平狀態，燈會常亮，不再受KEY控制，

其實恢復PE5為高電平就行了，這行代碼可改為：

	GPIOE->ODR&=0xfef;

或者利用移位運算：

GPIOE->ODR=1<<5;
//GPIOE->ODR|=1<<5;//都可以

4、埠輸出資料暫存器（GPIOx_ODR）（x=A…E）

1、詳述

該暫存器與GPIOx_IDR類似，高16位也是保留位，就當做啥也沒有，進行與運算和或運算時，只需和16位的數進行運算就行，從某種意義上講，該暫存器與前面的GPIOx_IOR就是16位暫存器，

只要設定了某IO口的為輸出模式（GPIOx_CRL、GPIOx_CRL）就可以利用該暫存器對該位進行置0或1，

前面第三部分的例子中也用到了該暫存器，現再舉例說明

2、舉例

例：控制蜂鳴器發聲

打開原理圖，找到蜂鳴器和芯片的連接圖


由原理圖可得：
①芯片PB8接蜂鳴器，所以配置GPIO時用到埠配置高位暫存器（GPIOB_CRH）
②當引腳輸出高電平時，三極管基極電流變大，集電極電流也變大，蜂鳴器發聲，

代碼：（為了代碼說明方便，將代碼都寫入到主函式）

#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
 int main(void)
 {	
	 uint16_t x;//定義一個16位的數
	//BEEP PB8 CFN+MODE 0011
	 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);//時鐘使能
	 // RCC->APB2ENR|=0x0008;
	 GPIOB->CRH&=0xfffffff0;
	 GPIOB->CRH|=0x00000003;//配置PB8
	 
	 while(1)
	 {
		GPIOB->ODR|=0x0100;
	 }
 }

解釋一下：

	GPIOB->CRH&=0xfffffff0;
	GPIOB->CRH|=0x00000003;//配置PB8

上述代碼是配置GPIOB的第8引腳，用的埠配置高位暫存器，為通用推挽輸出，速度為50M，所以CNF+MODE為0011

先將0~3位通過與運算置0，再通過或運算置0011，

	GPIOB->ODR|=0x0100;

上述代碼是使PB8輸出高電平

當然可以將蜂鳴器關閉，只需：（還可以用GPIOB_BSRR暫存器、GPIOB_BRR暫存器）

 	GPIOB->ODR&=0xfeff;

或者：

GPIOB->ODR&=0xfffe<<8;

移位運算在ODR中不推薦使用，雖然操作簡單，但是移位運算是將16或32位的數整體左移，高位會溢位，低位會補零，若GPIOx只有一個IO被用到，可以采用移位方法，但是多個IO被使用，整體左移后會對其它IO狀態產生影響，

正因為移位運算在IO口復雜情況下會對IO口造成紊亂，所以引入BSRR和BRR暫存器，可以在這兩個暫存器中去移位來操作ODR暫存器，從而操作對應IO，這倆個暫存器中移位時，補0和溢位0都不會對ODR相應位產生影響，從而避免紊亂！

5、埠位設定/清除暫存器（GPIOx_BSRR）(x=A…E)

1、詳述

該暫存器是對GPIOx_ODR暫存器的操作，我們之前舉例時，都是用GPIOx_ODR去和一個16位數進行與運算和或運算，在進行運算時，需要求這個16位數，比較麻煩，不過可以移位法，將第一位置1，然后左移一定的位數（<<），GPIOx_BSRR可以直接對GPIOx_ODR暫存器的某位進行設定，唯一不同的用GPIOx_BSRR操作GPIOx_ODR暫存器時，不用考慮GPIOx_ODR暫存器的不相關位，

GPIOx_BSRR也是32位暫存器，其中低16位是對GPIOx_ODR暫存器16個IO位置1，高16位是對GPIOx_ODR暫存器16個IO位置0
注意的是，如果GPIOx_BSRR的高16位和低16位都對某一IO口進行了配置，則以GPIOx_BSRR暫存器的低16位的配置為優先級，（后面例子中會說明）

2、舉例1

1、以（3、GPIOxIDR暫存器的例子說明）：按下開關KEY0后LED1亮，取消按下后LED1滅
因為GPIOx_BSRR暫存器高16位進行了清零操作，低16位進行了置1操作，所以不應該把它和一個32位的數進行與運算和或運算，如：

#include "sys.h"
#include"stm32f10x.h"
 int main(void)
 {	
	 uint16_t x;//定義一個16位的數
	//KEY0 PE4  CFN+MODE 1000
	//LED0 PE5  CFN+MODE 0011
	 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE , ENABLE);//時鐘使能
	 // RCC->APB2ENR|=0x0040;
	 GPIOE->CRL&=0xff00ffff;
	 GPIOE->CRL|=0x00380000;//PE5與PE4一起配置
	 while(1)
	 {
		x=GPIOE->IDR&0x0010;
		if(x==0)//KEY0按下
		 {
			//GPIOE->ODR&=0xffdf;//PE5置0，點亮LED0
			 GPIOE->BSRR|=0x00200000;
		 }
		// GPIOE->ODR|=0xFFFF;//恢復PE都為高電平
		 GPIOE->BSRR|=0x00000030;//設定PE5（00000020）與設定PE4（00000010）合并（7、6、5、4位：0011）
	 }
 }

上面程式的代碼：

 	GPIOE->BSRR|=0x00200000;
 	GPIOE->BSRR|=0x00000030;

是對GPIOE_BSRR和32位數進行位或運算，所以在設定低位BS4、BS5時，高位BR4、BR5也同時進行了設定，但是以低位設定為優先級
好好理解下圖示注的地方！！！英文原話：Note: If both BSx and BRx are set, BSx has priority

還可以用位移方法：

完整準確代碼：

#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
 int main(void)
 {	
	 uint16_t x;//定義一個16位的數
	//KEY0 PE4  CFN+MODE 1000
	//LED0 PE5  CFN+MODE 0011
	 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE , ENABLE);//時鐘使能 
	// RCC->APB2ENR|=0x0040;
	 GPIOE->CRL&=0xff00ffff;
	 GPIOE->CRL|=0x00380000;//PE5與PE4一起配置
	 while(1)
	 {
		x=GPIOE->IDR&0x0010;
		if(x==0)//KEY0按下
		 {
			//GPIOE->ODR&=0xffdf;//PE5置0，點亮LED0
			 GPIOE->BSRR=1<<21;//亮燈
		 }
		  //GPIOE->ODR|=0xFFFF;//恢復PE都為高電平
		 GPIOE->BSRR|=1<<5;//滅燈
		 GPIOE->BSRR|=1<<4;//按鍵恢復懸空（沒辦法，只能設定為高電平）
		 /*也可以如下：（去掉或）*/
		 //GPIOE->BSRR=1<<5;
		// GPIOE->BSRR=1<<4;
	 }
 }

還可以搭配GPIOx_BRR暫存器實作，第6部分總結，

3、舉例2

再把上面的控制蜂鳴器發聲的程式用GPIOB_BSRR暫存器寫一下：
代碼：

#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
 int main(void)
 {	
	//BEEP PB8 CFN+MODE 0011
	 //RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB , ENABLE);//時鐘使能
	 RCC->APB2ENR|=0x0008;
	 GPIOB->CRH&=0xfffffff0;
	 GPIOB->CRH|=0x00000003;//配置PB8
	 
	 while(1)
	 {
		  GPIOB->BSRR=1<<8;
		 //或者:GPIOB->BSRR|=1<<8;
		 //或者:GPIOB->BSRR|=0x00000100;
	 }
 }

6、埠位清除暫存器（GPIOx_BRR）(x=A…E)

1、詳述

GPIOx_BRR暫存器也是32位暫存器，但是高16位被保留，所以可以把它當做是16位暫存器，它的作用是將對應的0~15 IO口清零，即當對應位為1時，對應IO口置0，當對應位為0時，對應IO口保持原來的狀態，

編程時，只需：GPIO（A~E）=1<<m，即可將PXm置0，

2、舉例

點亮LED

#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
 int main(void)
 {	
	 //LED0 PB5     推挽50M 0011
	//LED1  PE5		推挽50M 0011
	 //RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);//時鐘使能GPIOA和GPIOE
	 RCC->APB2ENR|=0x0048;
	 //RCC->APB2ENR=1<<3 ;//使能GPIOB
	 //RCC->APB2ENR=1<<6 ;//使能GPIOE
	 GPIOB->CRL&=0xff0fffff;
	 GPIOB->CRL|=0x00300000;//配置PB5
	 
	 GPIOE->CRL&=0xff0fffff;
	 GPIOE->CRL|=0x00300000;//配置PE5
	 
	 while(1)
	 {
		GPIOB->BRR=1<<5;//其實本來初始狀態就是亮的，沒必要再次點亮，，只是為了說明這個暫存器
		GPIOE->BRR=1<<5;
	 }
 }

上述程式中，死回圈中的兩行代碼就是通過GPIOB_BRR和GPIOE_BRR分別操作GPIOB_ODR和GPIOE_ODR來分別控制PB5和PE5輸出低電平，

7、埠配置鎖定暫存器(GPIOx_LCKR) (x=A…E)

1、詳述

埠配置鎖定暫存器是為了鎖住GPIO的配置，在下次系統復位前不讓其作業（只要下次復位不執行該暫存器，就不會被鎖了），
注意：鎖住的是埠配置暫存器CRL或CRH

之前總結過埠配置暫存器GPIOx_CRL和GPIOx_CRH,對于每個IO，在暫存器中對應4位，即控制輸入輸出模式的2位CFN，控制speed的2位MODE，當埠暫存器鎖住某IO口后，對應的CRL或CRH中對應的4位就被鎖住，此時不能配置該位的輸入、輸出模式，以及不能配置speed，此時該IO口就不能使用，

具體敘述一下：

首先第16位，即高16位的第1位為LCKK，要開啟鎖IO模式，必須先“開鎖”，開鎖密碼：寫1——>寫0——>寫1——>讀0——>讀1，最后的讀1可省略，但其它“密碼”順序、內容都不能錯，

開鎖程式：（GPIOB為例）

花了好長時間才除錯成功（狗頭）

	uint32_t t;
	GPIOB->LCKR|=0x00010000;//LCKK寫入1
	 GPIOB->LCKR&=0x0000ffff;//LCKK寫入0
	 GPIOB->LCKR|=0x00010000;//LCKK寫入1
	 t=GPIOB->LCKR;//LCKK讀0
	 t=GPIOB->LCKR;//LCKK讀出1

然后就是給某IO口上鎖了，需要注意的是，只有第16位——>LCKK為0時，GPIOx_LCKR暫存器才可以被寫入，某位寫入1，則對應的IO口被鎖住，

以PB5為例：

	 //開啟鎖定暫存器模式
	 GPIOB->LCKR&=0x0000ffff;//LCKK寫入0
	 GPIOB->LCKR=1<<5;//鎖定PB5

2、舉例

例：同時配置LED0和LED1，但是LED0被GPIOB_LCKR暫存器鎖住，觀察兩個LED能否都被點亮，

直接代碼：

#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
 int main(void)
 {	
	 uint32_t t;
	 delay_init();
	 //LED0 PB5  
	//LED1  PE5
	 //RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);//時鐘使能GPIOA和GPIOE
	 RCC->APB2ENR|=0x0048;
	 //RCC->APB2ENR=1<<3 ;//使能GPIOB
	 //RCC->APB2ENR=1<<6 ;//使能GPIOE
	 
	 /* 開鎖*/
	 GPIOB->LCKR|=0x00010000;//LCKK寫入1
	 GPIOB->LCKR&=0x0000ffff;//LCKK寫入0
	 GPIOB->LCKR|=0x00010000;//LCKK寫入1
	 t=GPIOB->LCKR;//LCKK讀0
	 t=GPIOB->LCKR;//GPIOB_LCKR讀出1
	 
	 
	 //開啟鎖定暫存器模式
	  GPIOB->LCKR&=0x0000ffff;//LCKK寫入0
	 GPIOB->LCKR=1<<5;//鎖定PB5
	 
	 GPIOB->CRL&=0xff0fffff;
	 GPIOB->CRL|=0x00300000;//配置PB5
	 GPIOE->CRL&=0xff0fffff;
	 GPIOE->CRL|=0x00300000;//配置PE5
	 GPIOB->BSRR=1<<5;//熄滅LED0
	 delay_ms(10);
	 
	 while(1)
	 {
		 GPIOB->BRR=1<<5;//點亮LED0
		GPIOE->BRR=1<<5;
	 }
 }

除錯：
下載程式后，LED0一直熄滅，LED2一直亮，
分析：
程式開始時對GPIOB和GPIOE進行了時鐘配置，接下來就是“開鎖”，然后就是對PB5“上鎖”，這些上面都總結了，

接下來配置PE5和PB5，然后把LED0熄滅（程式開始都清零，LED默認處于點亮狀態），若LED0（PB5）的配置沒有被鎖住，則在死回圈中LED0應該被點亮，除錯時LED0應該常亮，

“開鎖”時一定要注意：第0~15位的值不能被改變，所以寫入0和1的時候要進行與運算和或運算，

二、總結

1、幾種IO口輸出型別（以PB5和PB10為例）

1、使用GPIOB_ODR暫存器

置1：

GPIOB->ODR|=0x0420;//PB10和PB5都輸出高電平

		GPIOB->ODR=1<<5;//只操作PB5置1
		 //GPIOB->ODR|=1<<5;
		 //注意同時設定PB5和PB10時不用移位

		GPIOB->ODR=1<<10;//只操作PB10置1
		 //GPIOB->ODR|=1<<510;
		 //注意同時設定PB5和PB10時不用移位

置0：

GPIOB->ODR&=0xfbdf;//同時將PB5和PB10置0

	GPIOB->ODR=0<<5;//只對PB5置0
	// GPIOB->ODR&=0xfffe<<5;

GPIOB->ODR&=0xff2f;//只對PB5置0

GPIOB->ODR&=0xf4ff;//只對PB10置0

 GPIOB->ODR=0<<10;//只對PB10置0

GPIOB->ODR&=0xfffe<<10;//只對PB10置0

注意：GPIOB只有一個引腳使用時，才能通過移位運算操作ODR暫存器

2、使用GPIOB_BSRR暫存器

置1：

GPIOB->BSRR|=0x00000420;//同時設定PB5和PB10為1
//GPIOB->BSRR=0x00000420;

注意：此時低位設定覆寫了高位設定

	GPIOB->BSRR|=1<<5;//單獨設定PB5為高電平
	//GPIOB->BSRR=1<<5;

	GPIOB->BSRR|=1<<10;//單獨設定PB10為高電平
	//GPIOB->BSRR=1<<10;

		/*同時設定PB5和PB10為高電平*/
		GPIOB->BSRR=1<<5;
		GPIOB->BSRR&=0;//清零
		GPIOB->BSRR=1<<10;

注意：上面代碼必須清零，否則第三行代碼移位時，會把原來第5位的1左移到第15位，對PB15也產生了影響！

置0：

不能和32位數進行與運算、或運算，否則低位設定會覆寫高位，導致要不PB5、PB10置1、要不保持原來的狀態不變！

同時設定PB5和PB10

			/*注意，一定要清零*/
		 GPIOB->BSRR|=1<<21;//設定PB5
		 GPIOB->BSRR&=0;//清零
		 GPIOB->BSRR|=1<<26;//設定PB10

只設定一個IO的話，就把上述代碼第一行、第三行單獨拿出來就行了

3、使用GPIOB_BRR暫存器

該暫存器只能置0

	GPIOB->BRR|=0x0420;//同時設定PB5、PB10為0
	//GPIOB->BRR=0x0420;

該暫存器是32位暫存器，但是高16位保留，所以可以當做16位暫存器來使用，和16位數與、或運算就行了，不過并不是所有單片機都可以這樣，應該是這款單片機與、或運算時，是低位對齊，高位沒對齊就補0，并不是所有單片機都這樣，所以最好寫成32位的形式，

	/*同時操作PB5、PB10 為0*/
	/*注意：一定要清零*/
		GPIOB->BRR|=1<<5;//操作PB5為0
		GPIOB->BRR&=0;//清0
		GPIOB->BRR|=1<<10;//操作PB10為0

4、小總結（比較重要）

使用暫存器與、或運算比較麻煩，因為要算16、32位的那個數，采用移位法可以操作ODR來輸出高低電平，但是如果IO占用復雜，移位法就會造成IO口紊亂，GPIOx只有一個IO口是，才可以用移位法控制ODR暫存器，

所以使用BSRR暫存器和BRR暫存器去解決移位時IO口紊亂的問題，但是BSRR暫存器高位和低位同時配置時，低位會覆寫高位的設定，所以推薦使用以下方法：

如果要控制IO輸出高低電平、采用BSRR和BRR暫存器來設定ODR暫存器，進而控制對應IO口，置1時，采用BSRR進行低位操作；置0時，采用BRR暫存器，