【STM32HAL库开发】学习笔记（1）——GPIO

1.引脚通用功能与复用功能

通过直接控制单片机引脚输出高/低电平或者读取引脚高/低电平状态的方式叫做引脚的通用功能。除此之外的功能称为引脚的复用功能，这些复用功能可以给其他模块进行使用，如UART串口、TIM定时器等。

2.引脚复用重映射

在实际使用过程中，IO引脚可能会出现一些功能定义重合，即一个引脚可能既是TIM定时器的某个通道的引脚，也是串口的TX/RX引脚，但好在这些功能往往在单片机提供了一组或者多组备用引脚，那么只需要将冲突引脚重映射到其他IO引脚，那么IO定义冲突就可以解决了。

上图PA9要定义为定时器1通道2使用，那么USAERT1_TX就不能再使用这个引脚，那么就需要重映射到另一组备用引脚上，即PB6，作为一对功能引脚，那么相应的PB7就是USART1_RX

3.GPIO输出与输入

3.1 GPIO4种输出模式

GPIO有四种输出模式，通用推挽输出、通用开漏输出、复用推挽输出、复用开漏输出。

通用：一般设置，直接控制引脚的状态；

复用：通过一些模块或者功能（如串口）间接控制引脚的状态；

推挽输出：输出引脚的两个MOS管总有一个导通，引脚输出状态为低电平或者高电平；

开漏输出：输出引脚的漏极的那个P-MOS管一直处于断开状态，引脚输出状态为低电平或者高阻由N-MOS的通断控制；

3.2 IO最大输出速度

高低电平的转换不是瞬间完成的，从低电平到高电平需要一个上升时间、从高电平到低电平也需要一个下降时间，这两个时间限制了IO引脚的最大输出速度。在STM32中，有3种输出速度，分别是低速、中速和高速。速率越高功耗越大，甚至更高速可能对其他元器件产生电磁干扰，可以根据实际需要进行选择。

低速：2MHz 中速：10MHz 高速：50MHz

3.3GPIO4种输入模式

输入上拉：GPIO引脚接上拉电阻到VDD（正电源3.3V），使IO引脚默认处于高电平状态；

输入下拉：GPIO引脚接下拉电阻到VSS（电源地 0V），使IO引脚默认处于低电平状态；

输入浮空：GPIO引脚既不接上拉电阻到VDD（正电源3.3V），也不接上拉电阻到VDD（正电源3.3V），IO引脚处于浮空状态；

模拟模式：常用于ADC（模数转换）采集外部模拟信号。数字输入电路（如肖特基触发器）被关闭，避免将连续变化的模拟信号量化为 0/1，内部上拉/下拉电阻关闭，即使配置了上拉或下拉也不会生效，从而保证信号不被干扰，引脚处于高阻状态，仅将外部电压直接送入 ADC 模块。

上图为GPIO引脚的电路示意图

4种输入模式同样根据需要进行选择。此外在选择上拉输入时，要考虑电流大小，单片机上拉引脚输出电流有限，过大可能对单片机造成一些不好的影响。

3.4代码

HAL_GPIO_ReadPin（）、HAL_GPIO_WritePin（）函数是GPIO输入输出的函数。

HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0); // 读取PA0的引脚状态 HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_0, GPIO_PIN_SET); // 设置PA0的状态为高电平