【STM32】GPIO——通用输入输出端口
GPIO是MCU最常用的东西了，掌握了它就掌握了一切。图片来源：正点原子HAL库课程
目录
1 IO基本知识
1.1 一组GPIO
1.2 IO的类型
1.3 保护二极管
1.4 弱上下拉电阻（内部）
1.5 施密特触发器（肖特基触发器）
1.6 N-MOS和P-MOS
2 GPIO的各种模式
3 通用外设的驱动模型【四步法】（不只是GPIO，是所有外设）
4 相关的HAL库文件（可以去这里找用到的函数和宏定义）
5 GPIO的配置【一个宏，四个函数】
6 注意事项⚠️
7 重映射
7.1 本质
7.2 做法
7.3 相关的HAL库文件
1 IO基本知识
1.1 一组GPIO
PA、PB、PC……
一个Px就是一组，一组有16个IO端口
1.2 IO的类型
(1) CMOS端口
VDD为3.3V
(2) TTL端口
VDD_FT为兼容5V，可通过数据手册查看是否为TTL端口，数据手册中会写出“FT”
1.3 保护二极管
通过二极管的钳位作用，防止输入GPIO中的电压过大（STM32工作电压是2-3.6V）。如下图，保护二极管压降为0.3V，5V的输入经过其钳位后变为3.6V，安全。
但需要注意的是，直接接5V的话，保护二极管的电流过大，将会直接烧坏保护二极管，然后让电压直接进入IO，就完了。因此，要其起作用，必须接一个限流电阻。
保护二极管是一个很弱的保护，不要过于依赖。
1.4 弱上下拉电阻（内部）
因为其阻值为30-50kΩ，因此电流很小，所以驱动力较弱。
1.5 施密特触发器（肖特基触发器）
将非标准方波整形为标准方波。
1.6 N-MOS和P-MOS
2 GPIO的各种模式
注意⚠️：
- 由于输出时施密特触发器是开着的，所以输出时可以通过输入功能获取输出值。
- F1系列的输入使用上拉还是下拉，通过CRL和CRH是没办法设置的，需要使用ODR寄存器来设置
- ODR和BSRR控制输出的区别
- ST官方给的答案：使用ODR，在读和修改访问之间产生中断时，可能会发生风险；BSRR则无风险。
3 通用外设的驱动模型【四步法】（不只是GPIO，是所有外设）
1. 初始化
(1) 时钟设置
(2) 参数设置
(3) IO设置（可选）
(4) 中断设置（可选）
2. 定义读函数：从外设读数据（可选）
3. 定义写函数：往外设写数据（可选）
4. 编写中断服务函数：根据中断标志，处理外设各种中断事务（可选）
4 相关的HAL库文件（可以去这里找用到的函数和宏定义）
stm32f1xx_hal_rcc.h
stm32f1xx_hal_gpio.h
stm32f1xx_hal_gpio.c
5 GPIO的配置【一个宏，四个函数】
6 注意事项⚠️
- 由于F103系列内部上下拉电阻不能用于输出，所以输出时设置上下拉没有意义；
- 输入模式时设置GPIO的速度也没有意义；
- 若不配置上下拉，那么默认是上拉；
- GPIO输入和输出的SET和RESET是高低电平的意思，不是对元器件的置位和复位的描述。就像如果输入是上拉输入接按键，按键接地，那么按键不按下的时候IO输入就一直是SET，它的取反才是描述按键状态。下拉输入按键，按键接VCC的情况则刚好相反。
7 重映射
7.1 本质
- 重映射功能本质是一个选取IO复用映射组别的功能，如下图，其其实只能选择组，部分重映射就是有一部分IO的复用功能还是和原来一样，完全重映射就是有关这个的IO复用完全重映射为另一个组，一个不留地改。
- 由于其“选择分组”的本质，有时候对某个IO进行重映射时，会使得别的IO也被重映射，导致其原有的复用功能不可用。
7.2 做法
在使用TIMx的PWM功能的时候就有可能用到重映射功能了。
- 如需要PB5使用输出PWM，首先查表，确认其支持TIMx_Chy功能：
由上图可看出PB5可以支持TIM3_CH2的重映射，可以对其进行重映射以支持PWM输出。
- 在代码中，一般是在Msp_Init函数中，需要对管理重映射的外设AFIO的时钟进行使能：__HAL_RCC_AFIO_CLK_ENABLE();
- 并使用__HAL_AFIO_REMAP_TIM3_ENABLE()或__HAL_AFIO_REMAP_TIM3_PARTIAL()进行重映射操作。
7.3 相关的HAL库文件
stm32f1xx_hal_gpio_ex.h
- 使用的函数格式：
__HAL_AFIO_REMAP_重映射的外设名_ENABLE(); //完全映射
__HAL_AFIO_REMAP_重映射的外设名_PARTIAL(); //部分映射