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STM32L4系列的GPIO配置

1.GPIO概述

GPIO（GeneralPurposeInput/Output）是单片机中一种非常重要的外设，它允许用户通过编程控制引脚的状态，实现输入和输出功能。STM32L4系列的GPIO具有丰富的功能和高度的灵活性，支持多种工作模式，如输入模式、输出模式、复用功能模式、模拟模式等。此外，GPIO还提供了多种配置选项，如上下拉电阻配置、输出速度配置、中断配置等，以满足不同应用场景的需求。

1.1GPIO的基本结构

STM32L4系列的GPIO引脚分为多个端口，每个端口最多包含16个引脚。每个引脚的状态可以通过寄存器进行读写操作。GPIO的主要寄存器包括：

GPIOx_MODER：模式寄存器，用于配置引脚的工作模式。

GPIOx_OTYPER：输出类型寄存器，用于配置引脚的输出类型（推挽或开漏）。

GPIOx_OSPEEDR：输出速度寄存器，用于配置引脚的输出速度。

GPIOx_PUPDR：上下拉电阻寄存器，用于配置引脚的上下拉电阻。

GPIOx_IDR：输入数据寄存器，用于读取引脚的输入状态。

GPIOx_ODR：输出数据寄存器，用于设置引脚的输出状态。

GPIOx_BSRR：位设置/复位寄存器，用于直接设置或复位引脚的状态。

GPIOx_LCKR：配置锁寄存器，用于锁定GPIO配置。

GPIOx_AFRL和GPIOx_AFRH：复用功能寄存器，用于配置引脚的复用功能。

1.2GPIO的工作模式

GPIO引脚可以配置为以下几种工作模式：

输入模式：

浮空输入：引脚没有上拉或下拉电阻。

上拉输入：引脚内部连接上拉电阻。

下拉输入：引脚内部连接下拉电阻。

模拟输入：引脚用于连接模拟信号，通常用于ADC输入。

输出模式：

推挽输出：引脚可以输出高电平或低电平，适用于驱动LED、继电器等。

开漏输出：引脚可以输出低电平或高阻态，适用于I2C总线等。

复用推挽输出：引脚用于复用功能，如USART、SPI等。

复用开漏输出：引脚用于复用功能，但输出为低电平或高阻态。

复用功能模式：引脚用于特定的外设功能，如USART、SPI、I2C等。

模拟模式：引脚用于模拟输入，通常用于ADC。

2.GPIO的配置步骤

配置STM32L4系列的GPIO通常包括以下几个步骤：

使能GPIO端口的时钟。

配置引脚的工作模式。

配置引脚的输出类型（如果需要）。

配置引脚的输出速度（如果需要）。

配置引脚的上下拉电阻（如果需要）。

配置引脚的复用功能（如果需要）。

2.1使能GPIO端口的时钟

在配置任何GPIO引脚之前，首先需要使能对应的GPIO端口的时钟。时钟使能通常通过RCC（ResetandClockControl）寄存器来完成。

使能时钟的代码示例

//使能GPIOA端口的时钟

RCC-AHB2ENR|=RCC_AHB2ENR_GPIOAEN;

2.2配置引脚的工作模式

配置引脚的工作模式是通过GPIOx_MODER寄存器完成的。每个引脚占用两个位来表示其工作模式。

配置引脚为输入模式的代码示例

//配置GPIOA的引脚0为上拉输入模式

GPIOA-MODER=~(0x3(0*2));//清除模式位

GPIOA-MODER|=(0x0(0*2));//设置为输入模式

GPIOA-PUPDR=~(0x3(0*2));//清除上下拉位

GPIOA-PUPDR|=(0x1(0*2));//设置为上拉

配置引脚为输出模式的代码示例

//配置GPIOA的引脚1为推挽输出模式

GPIOA-MODER=~(0x3(1*2));//清除模式位

GPIOA-MODER|=(0x1(1*2));//设置为推挽输出模式

GPIOA-OTYPER=~(0x11);//设置为推挽输出

GPIOA-OSPEEDR=~(0x3(1*2));//清除输出速度位

GPIOA-OSPEEDR|=(0x2(1*2));//设置为中速输出

GPIOA-PUPDR=~(0x3(1*2));//清除上下拉位

GPIOA-PUPDR|=(0x0(1*2));//设置为浮空

2.3配置引脚的复用功能

当引脚需要用于特定的外设功能时，需要配置GPIOx_AFRL和GPIOx_AFRH寄存器。每个引脚占用4位来表示其复用功能。

配置引脚为USART复用功能的代码示例

//配置GPIOA的引脚9和引脚10为USART1的TX和RX复用功能

GPIOA-MODER