STM32F103五分钟入门系列GPIO的常用库函数使用方法总结+一个网络上的误区
Posted 自信且爱笑‘
tags:
篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了STM32F103五分钟入门系列GPIO的常用库函数使用方法总结+一个网络上的误区相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
学习板：STM32F103ZET6
（三）GPIO的常用库函数使用方法总结+一个网络上的误区
前言
上一博客全部用寄存器版编的程序，本博就全程用库函数编程好了~为了方便代码移植，将代码都写在主函数里。
对GPIO进行读写操作前，需要进行GPIO模式的配置，而配置之前还需要先使能对应GPIO的时钟。既然是时钟，就去RCC头文件中找：
GPIO是挂载在APB2总线上的外设，所以在对GPIO的时钟进行设置时，通过函数RCC_APB2PeriphClockCmd（）来实现。
函数第1个参数：
第二个参数：
比如要使用PB5，需要配置GPIOB，首先得使能GPIOB的时钟，第一个参数是：RCC_APB2Periph_GPIOB;第二个参数是:ENABLE
代码：
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
一、GPIO_Init()
GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
1、详述
该函数初始化GPIO，用来配置对应IO的输入输出模式、输出时的速度。其中第一个参数为GPIOx（x=A…G），为一个结构体指针，指向的结构体是本系列的博客（二）总结的七大寄存器；参数2也是结构体指针，指向的结构体成员包括：GPIO_Pin、GPIO_Speed、GPIO_Mode。
本系列的博客（一）中总结过，参数1是结构体指针，所以传递参数时应该传递一个地址，按理说，应该有：
GPIO_TypeDef GPIO_B;//定义结构体指针，参数1
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//定义结构体指针 参数2
GPIO_Init(&GPIO_B,&GPIO_InitStruct);
但是传递过去的参数1是指向一个包含GPIO的七大寄存器的结构体，而现在程序中定义的指针，传递的地址只是编译时分配的存储地址，就算传递过去也没法指向七大寄存器的结构体。所以传递的地址应该是指令地址。
打开参数1的详情：
继续往下找：
发现在底层中定义了GPIOx（x=A~G）都是地址！！！！！
所以该函数的第一个参数就是GPIOx（x=A~G），而且它本身是地址，所以传递时没必要再用取地址符（&）
参数1搞定，程序：
//GPIO_TypeDef GPIO_B;//定义结构体指针，参数1
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//定义结构体指针 参数2
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
再说参数2，传递的程序编译时分配的存储地址，按理说是没办法指向GPIO_Pin、GPIO_Speed、GPIO_Mode的，不过仔细看函数详情：
传递过去的GPIO_InitStruct参数虽然是程序分配的存储地址，它指向的结构体也的确有GPIO_Pin、GPIO_Speed、GPIO_Mode，但是无法与真实的pin、mode、speed来取得联系，充其量结构体里的成员是临时变量！但是在函数里面给了地址,就是指令传输的地址，函数体后面的配置就是给刚刚所述的那些个临时变量设置指令地址，如此这般…就和真实的、物理层的地址联系在了一起。通过函数参数设置，也就设置了底层GPIO_Pin、GPIO_Speed、GPIO_Mode。
接下来看看参数2的内容：（其实本系列博客（一）已经总结过了）
看到参数2指向的结构体，然后返回上一步
分别察看参数
GPIO_Mode：
GPIO_Pin：
GPIO_Speed：
2、GPIO_Init（）IO口配置完整程序
以点亮LED0为例
因为是PB5，所以：
GPIO_Pin：GPIO_Pin_5
输出模式，通用推挽输出，GPIO_Mode：GPIO_Mode_Out_PP
速度一般选50M，GPIO_Speed：GPIO_Speed_50MHz
代码：
#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
int main(void)
{
//GPIO_TypeDef GPIO_B;//定义结构体指针，参数1
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//定义结构体指针 参数2
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//GPIOB时钟使能
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init( GPIOB,&GPIO_InitStruct);
}
二、GPIO_SetBits()
GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
1、详述
该函数是给对应GPIO_Pin设置高电平，其中参数1：GPIOx是对应的GPIO，可以是GPIOA~GPIOG；参数2是GPIO_Pin，可以是0 ~15，分别对应PX0 ~PX15（x=A…G）
打开函数：
发现前俩行代码是处理参数的，第三行代码是给IO口置高电平的。
详述一下第三行代码：
GPIOx->BSRR = GPIO_Pin;
这行代码用到BSRR寄存器，那么它应该是一个32位2进制数转换来的16进制数，这样才能对BSRR寄存器的低16位置1，进而控制ODR寄存器对应位置1，进而使对应IO口置1。
点击察看一下GPIO_Pin：
发现GPIO_Pin的确是16进制数，因为本板子（许多板子）与、或运算、赋值运算都是低位对齐，高位补零的，所以该16位的16进制数与32位的进制数一样，都可以操作BSRR寄存器的低16位。
所以该函数功能就一目了然了：
传递进来的GPIOx参数1和GPIO_Pin参数2，通过前俩行代码使参数与物理层地址匹配，然后经过第三行代码控制BSRR寄存器设置对应IO口为1。
2、GPIO_SetBits()使用程序
由之前的点亮LED0和原理图可知，LED0在对应引脚是低电平时处于点亮状态，单片机上电复位后，引脚都清零，此时LED是点亮的，所以可以通过GPIO_SetBits()函数，让LED0在初始状态下熄灭。
代码接（一）中程序：
#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
int main(void)
{
//GPIO_TypeDef GPIO_B;//定义结构体指针，参数1
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//定义结构体指针 参数2
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//GPIOB时钟使能
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init( GPIOB,&GPIO_InitStruct);//初始化
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);//LED0初始熄灭
}
三、GPIO_ResetBits()
GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
1、详述
该函数是对传递过来的IO引脚置低电平
打开函数详情：
前两行代码与（二）中函数代码一样，第三行代码使用的是BRR寄存器，该寄存器就是通过给某位置1来控制ODR寄存器的对应位置0，从而控制对应IO口输出低电平。
无论是第（二）部分的BSRR寄存器还是这里的BRR寄存器，设置时都是用的赋值语句，而不是移位运算、位或、位与运算，因为使用移位运算会造成IO口赋值紊乱，位或、位与运算每次使用后需要对BSRR寄存器和BRR寄存器清零，造成很大的不便。同时，第（二）部分和本部分的BSRR寄存器和BRR寄存器，使用时，用BSRR寄存器置1，用BRR寄存器置0，而不是只用BSRR来置0和置1。这些都与本系列博客（二）中最后的小总结部分不谋而合。
2、例子
例：控制LED0闪烁
LED0的时钟使能、IO口配置前几部分的总结中已经实现，现附完整的LED0闪烁代码：
#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
int main(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//定义结构体指针 参数2
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//GPIOB时钟使能
//GPIO_TypeDef GPIO_B;//定义结构体指针，参数1
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);//初始化
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);//LED0初始熄灭
delay_init();//初始化延时函数
while(1)
{
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);//PB5置0，点亮LED0
delay_ms(1000);//延时1000ms
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);//PB5置高电平，LED0初始熄灭
delay_ms(1000);//延时1000ms
}
}
四、GPIO_DeInit()
GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef* GPIOx)
1、详述
该库函数的作用是取消GPIO初始化，关闭GPIO时钟。
打开库函数
可以发现，对传递的GPIOx先进行使能enable，然后使失能disable，关闭了GPIOx的时钟，GPIOx也就不能工作了。
2、例子
例：对刚刚写的LED0闪烁实验，取消其闪烁
代码：
#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
int main(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//定义结构体指针 参数2
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//GPIOB时钟使能
//GPIO_TypeDef GPIO_B;//定义结构体指针，参数1
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);//初始化
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);//LED0初始熄灭
delay_init();//初始化延时函数
while(1)
{
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);//PB5置0，点亮LED0
delay_ms(1000);//延时1000ms
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);//PB5置高电平，LED0初始熄灭
delay_ms(1000);//延时1000ms
GPIO_DeInit(GPIOB);//取消GPIOB配置
}
}
下载程序后，发现LED0闪烁1次后不再闪烁，因为死循环中执行闪烁后， GPIO_DeInit(GPIOB)取消了GPIOB的配置。
注意： GPIO_DeInit()一般不要用，因为它是关闭整个GPIOx的时钟，如果GPIOx的1~15个IO有几个正在使用，执行该函数后，这几个功能都会丧失。
五、GPIO_Write()
GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal)
1、详述
该函数可以对多个IO口置0或置1。
打开函数：
可以看到传递过来的俩个参数：第一个参数GPIOx（A…G）表示IO口组别，第二个参数为16进制数。
这个16进制数怎么来的呢？从函数中可以看到用是ODR寄存器，那么这个16进制数就是配置ORD的那个16进制数。如控制PB5和PB10输出高电平，则：
寄存器版程序：
GPIOB—>ODR=0x0420;
//GPIOB—>ODR|=0x0420;
这里的0x0402就是GPIO_Write（）函数传递的参数2。
库函数程序：
GPIO_Write(GPIOB,0x0420)
注意：
该函数用的是GPIOx->ODR = PortVal配置IO口，这里用的是赋值语句，也就是说传递的这个16位数，必须是想要执行后，单片机IO（0~15）的状态值，如果IO口有好几个被占用，则每个IO的状态都必须考虑到，才能求出这个16进制数！
所以这个库函数写的一点都不好（所以得慎用），如果改成以下代码就好了，只考虑现在要改变的IO口的状态就行了。
对GPIO_Write（）库函数修改（官方库函数缺点太明显）：
void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal)
{
/* Check the parameters */
assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));
//GPIOx->ODR = PortVal;
GPIOx->ODR| = PortVal;//修改这里，变成或运算
}
建议：既然这个函数用到16进制数，同时也得求这个16进制数，那还不如直接用寄存器的方式编写本条代码！直接：GPIOx->ODR=0x…
2、例子
例：用GPIO_Write(）控制LED0闪烁
代码：
#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
int main(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//定义结构体指针 参数2
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//GPIOB时钟使能
//GPIO_TypeDef GPIO_B;//定义结构体指针，参数1
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);//初始化
GPIO_Write(GPIOB,0);//LED0初始熄灭0=0x0000
delay_init();//初始化延时函数
while(1)
{
GPIO_Write(GPIOB,0);//点亮
delay_ms(1000);//延时1000ms
GPIO_Write(GPIOB,0x0020);//熄灭LED0
delay_ms(1000);//延时1000ms
}
}
六、 GPIO_WriteBit()
GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal)
1、详述
该函数也是控制IO输出高电平和低电平。察看函数：
可以看到有三个参数，参数1：GPIOx（A…G）；参数2：GPIO_Pinx（x=0…15）；参数3: 0或！0
前俩个参数好理解，现看一下第3个参数：
所以当参数3：BitVal== 0时，即BitVal==Bit_RESET，执行：
else
{
GPIOx->BRR = GPIO_Pin;
}
上述代码通过BRR寄存器，为对应引脚置0
当参数3：BitVal== ！0时，即BitVal==Bit_SET，执行：
if (BitVal != Bit_RESET)
{
GPIOx->BSRR = GPIO_Pin;
}
上述代码通过BSRR寄存器，为对应引脚置1。
还是之前强调的东西，这个函数对寄存器的操作，也是用到赋值，但是BRR寄存器和BSRR寄存器对应IO置0后，是不改变IO输出状态的，所以这里可以用赋值语句，并且不会造成IO口紊乱，要与GPIO_Write()函数中对ODR寄存器操作形成区别…（这也是更多情况下选择使用GPIO_WriteBit()而不使用GPIO_Write()的原因）。
2、例子
例：用GPIO_WriteBit()函数实现LED0的闪烁
#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
int main(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//定义结构体指针 参数2
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//GPIOB时钟使能
//GPIO_TypeDef GPIO_B;//定义结构体指针，参数1
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);//初始化
GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_5,1);//LED0初始熄灭 第3个参数非零就行
delay_init();//初始化延时函数
while(1)
{
GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_5,0);//点亮
delay_ms(1000);//延时1000ms
GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_5,1);
delay_ms(1000);//延时1000ms
}
}
3、 GPIO_WriteBit（）与 GPIO_SetBits（）的多IO同时输出（+网络误区）
1、详述（高电平同时输出）
从名字上也可以看出，GPIO_SetBits（）函数后面加了“S”，GPIO_SetBits（）可以同时对多个IO口设置高电平（注意是同组IO，如都属于GPIOB下的0~15 IO）
网络上都说GPIO_WriteBit（）只能一个IO设置高电平，其实是不对的。
重新看一下GPIO_SetBits（）函数：
它是对BSRR寄存器的操作，而对BSRR寄存器的操作是需要一个32位数（可以是16位数，低位对齐）。传递过来的参数2：uint16_t GPIO_Pin是16位数的pin，如GPIO_Pin_5又如GPIO_Pin_10
由上图可知：
GPIO_Pin_5=0x0020； GPIO_Pin_10=0x0400；
若分别对PB和PB10设置：
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_10);
即在该库函数中执行：
GPIOx->BSRR = 0x0020;
GPIOx->BSRR = 0x0400;
即：第一行代码把ODR寄存器第5位置1，第二行代码将ODR寄存器第10位置1
即：
GPIOB->ODR|=0x0020;
GPIOB->ODR|=0x0400;
合起来就是：
GPIOB->ODR|=0x0420;
而0x0420=0x0020|0x0400；
即：0x0420=GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_10
即只需执行：
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_5);
就同时使PB5和PB10输出高电平
再察看GPIO_WriteBit（）
以PE4和PE10为例，同时输出高电平
GPIO_WriteBit（）传递的第一个参数：GPIOE，第二个参数GPIO_Pin_4和GPIO_Pin_10；第三个参数1（！0）
分开输出高电平：
GPIO_WriteBit(GPIOE,GPIO_Pin_4,1);
GPIO_WriteBit(GPIOE,GPIO_Pin_10,1);
而GPIO_Pin_4=0x0010；GPIO_Pin_10=0x0400
即在GPIO_WriteBit（）中对BSRR寄存器操作：
GPIOE->BSRR=0x0010;
GPIOE->BSRR=0x0400;
因为BSRR寄存器置0时，对IO输出没有影响，即上述代码第二行对第4位的置0作用不能影响第一行代码。即上面代码可以实现PE4和PE10置同时1。
即对ODR寄存器分别置1：
GPIOE->ODR=0x0010;
GPIOE->ODR=0x0400;
合起来就是：
GPIOE->ODR=0x0410;
即：
GPIOE->ODR=GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_10;
即：
GPIO_WriteBit(GPIOE,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_10,1);
所以该函数是可以同时输出多个IO口高电平的。
2、测试1
例：给PE4和PE5进行GPIO_WriteBit(GPIOE,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_10,1)操作后，察看PE4和PE10输出是否都为高电平。
直接附测试代码：
#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
int main(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//定义结构体指针 参数2
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//GPIOB时钟使能
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);//GPIOB时钟使能
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);//初始化
GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_5,1);//LED0初始熄灭 第3个参数非零就行
// delay_init();//初始化延时函数
GPIO_WriteBit(GPIOE,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_10,1);//置PE4和PE5为高电平
while(1)
{
if(GPIOE->ODR==0x0410)//GPIO_ReadOutputData(GPIOB)==0x0410
{
GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_5,0);//点亮
}
}
}
下载程序后发现LED0处于常亮状态，说明此时PE4和PE10都处于高电平状态，说明之前我们总结的是正确的！
3、详述（低电平同时输出）
因为GPIO_SetBits（）库函数只能输出高电平，所以不与GPIO_WriteBit（）做比较，现只分析GPIO_WriteBit（）函数。
第三个参数为0时，执行else语句，此时是对BRR寄存器的操作。
再以PE4和PE10为例，同时输出低电平：GPIO_WriteBit(GPIOE,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_10,0);
GPIO_WriteBit(GPIOE,GPIO_Pin_4,0);
GPIO_WriteBit(GPIOE,GPIO_Pin_10,0);
即有：
GPIOE->BRR=GPIO_Pin_4;
GPIOE->BRR=GPIO_Pin_10;
即有：
GPIOE->BRR=GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_10;
即可以有：
GPIO_WriteBit(GPIOE,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_10,0);
4、测试2
修改《测试1》的例子，PE4和PE5同时输出低电平时LED0常亮
代码：
#include "sys.h"
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
int main(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;//定义结构体指针 参数2
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//GPIOB时钟使能
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);//GPIOB时钟使能
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin=GPIO_Pin_5;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStruct.GPIO_Speed=GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStruct);//初始化
GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_5,1);//LED0初始熄灭 第3个参数非零就行
// delay_init();//初始化延时函数
GPIO_WriteBit(GPIOE,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_10,1);//开始时置PE4和PE5为高电平，<测试1>已经测试可以这样用
while(1)
{
GPIO_WriteBit(GPIOE,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_10,0);//PE4和PE10置低电平
if(GPIOE->ODR==0)//GPIO_ReadOutputData(GPIOB)==0x0
{
GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_5,0);//点亮
以上是关于STM32F103五分钟入门系列GPIO的常用库函数使用方法总结+一个网络上的误区的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章