GPIO（general purpose intput output）是通用输入输出端口的简称，可以通过软件来控制其输入和输出。51
单片机芯片的 GPIO 引脚与外部设备连接起来，从而实现与外部通讯、 控制以及数据采集的功能。过 GPIO 最简单的应用还属点亮 LED
灯了，只需通过软件控制 GPIO 输出高低电平即可。当然GPIO
还可以作为输入控制，比如在引脚上接入一个按键，通过电平的高低判断按键是否按下。
通用输入/输出口用于芯片和外部进行数据传输，共有 4 组 GPIO：GPIOA、GPIOB、GPIOC 和GPIOD。4 组 GPIO 的功能基本相同，可以通过配置将 GPIO 映射到对应芯片引脚，每个引脚可以被独立配置为数字输入或者输出口，也可以被配置为模拟输入。另外，还可以配置成外部中断、片上外设输入/输出等复用功能。同一时刻一个引脚仅可被映射一个复用功能，通过端口复用功能寄存器(GPIOx_AFR)配置。
每个通用 I/O 口都有 5 个配置寄存器(GPIOx_DIRCR、GPIOx_OTYPER、GPIOx_PUPDR，GPIOx_SLEWCR 和 GPIOx_DRVCR)，2 个数据寄存器(GPIOx_IDR 和 GPIOx_ODR)，1 个输出置位寄存器(GPIOx_ODSET)，1 个输出复位寄存器(GPIOx_ODCLR)和 1 个复用功能寄存器(GPIOx_AFR)。
每个端口都可以配置成内部上拉(pull up)/下拉(pull down)的输入/输出，高阻输入(floating input)，推挽输出(push-pull output)，开漏输出(open drain output)，增强驱动能力输出。芯片复位后端口复位为高阻输入，目的是防止芯片在异常复位时，导致外部器件产生异常动作。为了避免高阻输入而产生的漏电，用户要在芯片启动之后对端口进行相应配置(配置成内部拉高输入或者输出)。端口被配成模拟端口后，数字功能被隔离，不能输出数字“1”和“0” ，CPU 读取端口的结果为“0” 。
所有端口都可以提供外部中断， 并且每个中断都可以配置成高电平触发、 低电平触发、 上升沿触发、下降沿触发或者任意边沿触发，支持边沿模式下的输入消抖。支持在工作模式/睡眠模式/深度睡眠模式下产生中断。
/********************************************************************************
* @file bsp_gpio.c
* @author jianqiang.xue
* @version V1.0.0
* @date 2021-04-09
* @brief gpio初始化
********************************************************************************/
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
#include "RTE_Components.h"
#include CMSIS_device_header
#include "bsp_exti.h"
#include "bsp_gpio.h"
/* Private Includes ----------------------------------------------------------*/
#include "business_gpio.h"
#include "business_function.h"
/* Private Variables ---------------------------------------------------------*/
/* Private Function Prototypes -----------------------------------------------*/
static uint8_t get_exti_event(bsp_gpio_exti_int_event_t exti_type)
{
if (BSP_GPIO_EXTI_INT_LOWFALL == exti_type)
{
return GPIO_EXTI_INT_LOWFALL;
}
else if (BSP_GPIO_EXTI_INT_HIGHRISE == exti_type)
{
return GPIO_EXTI_INT_HIGHRISE;
}
else if (BSP_GPIO_EXTI_INT_FALLRISE == exti_type)
{
return GPIO_EXTI_INT_FALLRISE;
}
else
{
return GPIO_EXTI_INT_FALLRISE;
}
}
/* Public Function Prototypes ------------------------------------------------*/
/**
* @brief [反初始化] 关闭指定引脚功能(恢复为浮空输入)
* @note NULL
* @param *gpiox: gpio组号（GPIOA/GPIOB/GPIOC/GPIOD等等）
* @param pin: 引脚号
* @retval None
*/
void bsp_gpio_deinit(void *gpiox, uint8_t pin)
{
HAL_GPIO_DeInit(gpiox, pin);
}
/**
* @brief [初始化] 引脚设置为输出模式
* @note NULL
* @param *gpiox: gpio组号（GPIOA/GPIOB/GPIOC/GPIOD等等）
* @param pin: 引脚号
* @param out_mode: BSP_GPIO_PIN_OUT_OD 开漏输出, BSP_GPIO_PIN_OUT_PP 推免输出, BSP_GPIO_PIN_AF_OD 复用开漏, BSP_GPIO_PIN_AF_PP 复用推免
* @retval None
*/
void bsp_gpio_init_output(void *gpiox, uint8_t pin, bsp_gpio_pin_out_t out_mode)
{
volatile GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
gpio_init_struct.Pin = pin;
gpio_init_struct.Pull = GPIO_NOPULL;
gpio_init_struct.Debounce.Enable = GPIO_DEBOUNCE_DISABLE; // 禁止输入去抖动
gpio_init_struct.SlewRate = GPIO_SLEW_RATE_HIGH;
gpio_init_struct.DrvStrength = GPIO_DRV_STRENGTH_HIGH;
if (out_mode == BSP_GPIO_PIN_OUT_OD)
{
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT;
gpio_init_struct.OpenDrain = GPIO_OPENDRAIN;
}
else if (out_mode == BSP_GPIO_PIN_OUT_PP)
{
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT;
gpio_init_struct.OpenDrain = GPIO_PUSHPULL;
}
else if (out_mode == BSP_GPIO_PIN_AF_OD)
{
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF;
gpio_init_struct.OpenDrain = GPIO_OPENDRAIN;
}
else if (out_mode == BSP_GPIO_PIN_AF_PP)
{
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF;
gpio_init_struct.OpenDrain = GPIO_PUSHPULL;
}
HAL_GPIO_Init(gpiox, (GPIO_InitTypeDef *)&gpio_init_struct);
}
/**
* @brief [初始化] 引脚设置为输入模式
* @note NULL
* @param *gpiox: gpio组号（GPIOA/GPIOB/GPIOC/GPIOD等等）
* @param pin: 引脚号
* @param pull: BSP_GPIO_PIN_NOPULL 无上下拉, BSP_GPIO_PIN_PULLUP 上拉输入, BSP_GPIO_PIN_PULLDOWN 下拉输入
* @retval None
*/
void bsp_gpio_init_input(void *gpiox, uint8_t pin, bsp_gpio_pin_pull_t pull)
{
volatile GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
gpio_init_struct.Pin = pin;
gpio_init_struct.Pull = pull;
gpio_init_struct.Debounce.Enable = GPIO_DEBOUNCE_DISABLE; // 禁止输入去抖动
gpio_init_struct.SlewRate = GPIO_SLEW_RATE_HIGH;
gpio_init_struct.DrvStrength = GPIO_DRV_STRENGTH_HIGH;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
HAL_GPIO_Init(gpiox, (GPIO_InitTypeDef *)&gpio_init_struct);
}
static uint8_t get_exti_type(bsp_gpio_exti_int_type_t exti_type)
{
if (BSP_GPIO_EXTI_INT_LEVEL == exti_type)
{
return GPIO_EXTI_INT_LEVEL;
}
else
{
return GPIO_EXTI_INT_EDGE;
}
}
/**
* @brief [初始化] 引脚设置为[输入+中断]模式
* @note NULL
* @param *gpiox: gpio组号（GPIOA/GPIOB/GPIOC/GPIOD等等）
* @param pin: 引脚号
* @param irqn: 中断号（在typedef enum IRQn中，例如：USART1_IRQn）
* @param exti_type: BSP_GPIO_EXTI_INT_LEVEL 电平触发, BSP_GPIO_EXTI_INT_EDGE 边沿触发
* @param exti_event: BSP_GPIO_EXTI_INT_LOWFALL 低电平触发(下降沿), BSP_GPIO_EXTI_INT_HIGHRISE 高电平触发(上降沿), BSP_GPIO_EXTI_INT_FALLRISE 高低电平触发或任意电平变化
* @param pull: BSP_GPIO_PIN_NOPULL 无上下拉, BSP_GPIO_PIN_PULLUP 上拉输入, BSP_GPIO_PIN_PULLDOWN 下拉输入
* @retval None
*/
void bsp_gpio_init_input_exit(void *gpiox, uint8_t pin, uint8_t irqn,
bsp_gpio_exti_int_type_t exti_type,
bsp_gpio_exti_int_event_t exti_event,
bsp_gpio_pin_pull_t pull)
{
volatile GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
gpio_init_struct.Pin = pin;
gpio_init_struct.Pull = pull;
gpio_init_struct.Debounce.Enable = GPIO_DEBOUNCE_ENABLE; // 禁止输入去抖动
gpio_init_struct.SlewRate = GPIO_SLEW_RATE_HIGH;
gpio_init_struct.DrvStrength = GPIO_DRV_STRENGTH_HIGH;
/* Configure Button pin as input with External interrupt */
gpio_init_struct.Mode = EXTI_MODE;
gpio_init_struct.Exti.Enable = GPIO_EXTI_INT_ENABLE;
gpio_init_struct.Exti.EdgeLevelSel = get_exti_type(exti_type);
gpio_init_struct.Exti.RiseFallSel = get_exti_event(exti_event);
HAL_GPIO_Init(gpiox, (GPIO_InitTypeDef *)&gpio_init_struct);
bsp_exit_clear_flag(gpiox, pin);
/* Enable and set Button EXTI Interrupt to the lowest priority */
bsp_exit_set(irqn, PRIORITY_LOW);
}
/**
* @brief 设置引脚电平状态
* @note NULL
* @param *gpiox: gpio组号（GPIOA/GPIOB/GPIOC/GPIOD等等）
* @param pin: 引脚号
* @param state: BSP_GPIO_PIN_RESET 低电平, BSP_GPIO_PIN_SET 高电平
* @retval None
*/
void bsp_gpio_set_pin(void *gpiox, uint8_t pin, bsp_gpio_pin_state_t state)
{
HAL_GPIO_WritePin(gpiox, pin, (GPIO_PinState)state);
}
/**
* @brief 翻转引脚电平状态
* @note NULL
* @param *gpiox: gpio组号（GPIOA/GPIOB/GPIOC/GPIOD等等）
* @param pin: 引脚号
* @retval None
*/
void bsp_gpio_set_toggle(void *gpiox, uint8_t pin)
{
HAL_GPIO_TogglePin(gpiox, pin);
}
/**
* @brief 得到指定gpio状态
* @note NULL
* @param *gpiox: gpio组号（GPIOA/GPIOB/GPIOC/GPIOD等等）
* @param pin: 引脚号
* @retval 0 -- 低电平, 1 -- 高电平
*/
bool bsp_gpio_get_state(void *gpiox, uint8_t pin)
{
return (bool)HAL_GPIO_ReadPin(gpiox, pin);
}
/**
* @brief 将指定引脚复用为ADC引脚（复用模拟输入）
* @note NULL
* @param *gpiox: gpio组号（GPIOA/GPIOB/GPIOC/GPIOD等等）
* @param pin: 引脚号
* @retval None
*/
void bsp_gpio_init_adc(void *gpiox, uint8_t pin)
{
volatile GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
gpio_init_struct.Pin = pin;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG; // 模拟输入
gpio_init_struct.OpenDrain = GPIO_OPENDRAIN; // 开漏输出
gpio_init_struct.Debounce.Enable = GPIO_DEBOUNCE_DISABLE; // 禁止输入去抖动
gpio_init_struct.SlewRate = GPIO_SLEW_RATE_HIGH; // 电压转换速率
gpio_init_struct.DrvStrength = GPIO_DRV_STRENGTH_HIGH; // 驱动强度
gpio_init_struct.Pull = GPIO_NOPULL; // 无上下拉
HAL_GPIO_Init(gpiox, (GPIO_InitTypeDef *)&gpio_init_struct);
}
/**
* @brief 初始化i2c引脚
* @note NULL
* @param *gpiox: gpio组号（GPIOA/GPIOB/GPIOC/GPIOD等等）
* @param pin: 引脚号
* @param arf: 复用值
* @retval None
*/
void bsp_gpio_init_i2c(void *gpiox, uint8_t pin, uint8_t arf)
{
volatile GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct;
gpio_init_struct.Pin = pin;
gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_AF; // GPIO端口复用功能
gpio_init_struct.OpenDrain = GPIO_OPENDRAIN; // 开漏输出
gpio_init_struct.Debounce.Enable = GPIO_DEBOUNCE_DISABLE; // 禁止输入去抖动
gpio_init_struct.SlewRate = GPIO_SLEW_RATE_LOW; // 电压转换速率
gpio_init_struct.DrvStrength = GPIO_DRV_STRENGTH_HIGH; // 驱动强度
gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; // 上拉
gpio_init_struct.Alternate = arf;
HAL_GPIO_Init(gpiox, (GPIO_InitTypeDef *)&gpio_init_struct);
}
/**
* @brief 初始化uart引脚
* @note NULL
* @param *gpiox: gpio组号（GPIOA/GPIOB/GPIOC/GPIOD等等）
* @param pin: 引脚号
* @param arf: 复用值
* @retval None
*/
void bsp_gpio_init_uart(void *gpiox, uint8_t pin, uint8_t arf)
{
volatile GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF;
GPIO_InitStruct.OpenDrain = GPIO_PUSHPULL;
GPIO_InitStruct.Debounce.Enable = GPIO_DEBOUNCE_DISABLE;
GPIO_InitStruct.SlewRate = GPIO_SLEW_RATE_HIGH;
GPIO_InitStruct.DrvStrength = GPIO_DRV_STRENGTH_HIGH;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Alternate = arf;
HAL_GPIO_Init(gpiox, (GPIO_InitTypeDef *)&GPIO_InitStruct);
}
/**
* @brief 初始化tim_ch引脚
* @note NULL
* @param *gpiox: gpio组号（GPIOA/GPIOB/GPIOC/GPIOD等等）
* @param pin: 引脚号
* @param arf: 复用值
* @retval None
*/
void bsp_gpio_init_tim(void *gpiox, uint8_t pin, uint8_t arf)
{
volatile GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = pin;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF;
GPIO_InitStruct.OpenDrain = GPIO_PUSHPULL;
GPIO_InitStruct.Debounce.Enable = GPIO_DEBOUNCE_DISABLE;
GPIO_InitStruct.SlewRate = GPIO_SLEW_RATE_HIGH;
GPIO_InitStruct.DrvStrength = GPIO_DRV_STRENGTH_HIGH;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
GPIO_InitStruct.Alternate = arf;
HAL_GPIO_Init(gpiox, (GPIO_InitTypeDef *)&GPIO_InitStruct);
}
/********************************************************************************
* @file bsp_gpio.h
* @author jianqiang.xue
* @version V1.0.0
* @date 2021-04-09
* @brief GPIO控制
********************************************************************************/
#ifndef __BSP_GPIO_H
#define __BSP_GPIO_H
/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include <stdint.h>
#include <stdbool.h>
/* Public enum ---------------------------------------------------------------*/
/**
* @brief GPIO Bit SET and Bit RESET enumeration
*/
typedef enum
{
BSP_GPIO_PIN_RESET = 0U,
BSP_GPIO_PIN_SET
} bsp_gpio_pin_state_t;
typedef enum
{
BSP_GPIO_PIN_NOPULL = 0U,
BSP_GPIO_PIN_PULLUP,
BSP_GPIO_PIN_PULLDOWN
} bsp_gpio_pin_pull_t;
typedef enum
{
BSP_GPIO_PIN_OUT_OD = 0U,
BSP_GPIO_PIN_OUT_PP,
BSP_GPIO_PIN_AF_OD,
BSP_GPIO_PIN_AF_PP
} bsp_gpio_pin_out_t;
typedef enum
{
BSP_GPIO_EXTI_INT_LEVEL = 0U, // 电平触发
BSP_GPIO_EXTI_INT_EDGE, // 边沿触发
} bsp_gpio_exti_int_type_t;
typedef enum
{
BSP_GPIO_EXTI_INT_LOWFALL = 0U, // 低电平触发(下降沿)
BSP_GPIO_EXTI_INT_HIGHRISE, // 高电平触发(上降沿)
BSP_GPIO_EXTI_INT_FALLRISE // 高低电平触发或任意电平变化
} bsp_gpio_exti_int_event_t;
/* Public Function Prototypes ------------------------------------------------*/
// 常规引脚初始化
void bsp_gpio_deinit(void *gpiox, uint8_t pin);
void bsp_gpio_init_output(void *gpiox, uint8_t pin, bsp_gpio_pin_out_t out_mode);
void bsp_gpio_init_input(void *gpiox, uint8_t pin, bsp_gpio_pin_pull_t pull);
void bsp_gpio_init_input_exit(void *gpiox, uint8_t pin, uint8_t irqn, bsp_gpio_exti_int_type_t exti_type, bsp_gpio_exti_int_event_t exti_event, bsp_gpio_pin_pull_t pull);
// 外设引脚初始化
void bsp_gpio_init_adc(void *gpiox, uint8_t pin);
void bsp_gpio_init_i2c(void *gpiox, uint8_t pin, uint8_t arf);
void bsp_gpio_init_uart(void *gpiox, uint8_t pin, uint8_t arf);
void bsp_gpio_init_tim(void *gpiox, uint8_t pin, uint8_t arf);
// 引脚控制和状态获取
void bsp_gpio_set_pin(void *gpiox, uint8_t pin, bsp_gpio_pin_state_t state);
void bsp_gpio_set_toggle(void *gpiox, uint8_t pin);
bool bsp_gpio_get_state(void *gpiox, uint8_t pin);
#endif