簡介

不同的開發板的原理圖結構也不盡相同，筆者在這里使用野火的MINI-V3（F103VET6）簡易開發板對GPIO口的設置做一個簡單的介紹，并實現按鍵控制LED燈的亮滅。方便讀者可以快速熟悉并靈活應用。

原理圖分析

首先我們來看一下發光二極管部分和按鍵部分的原理圖。

下面是按鍵的原理圖部分：

在這里，我們將使用KEY1(PA0)來控制紅燈PB5的亮滅。由原理圖可知，其控制LED燈的PB5引腳為低電平時，燈亮。當KEY1按下時，PA0引腳由之前的低電平轉為高電平（3V3）。明確了目的之后我們就可以分析GPIO口并進行設置了。

GPIO設置

經過上述的功能明確之后，我們將其分為兩大類，分別是輸入類（如按鍵）和輸出類（LED燈）。

STM32系列單片機的引腳有著豐富的功能，在這里將其芯片的GPIO口部分的結構圖放出，有興趣的朋友可自行研究或在評論區留言討論。在這里筆者將不再講解時鐘樹的相關內容，以免對初學者造成較大壓力，有興趣的朋友可自行參考官方文檔。

輸入輸出模式

GPIO的輸入、輸出種類詳見下表。

由上表可知，我們需要將LED燈的引腳設置為推挽輸出。按鍵部分的輸入可以是上拉輸入也可以是下拉輸入。在這里，因為我們的電路原理圖設置的是按鍵按下為高，釋放為低。所以我們使用下拉輸入的模式 。

結構體設置

STM32以高效的庫函數開發而著稱。由于其寄存器過多，不適合類似51系列單片機的寄存器操作，所以我們將直接采用庫函數開發的方法（CMSIS 3.5.0版本）。

STM32的庫函數將結構體的功效發揮到了極致，我們首先來看一下GPIO口的結構體定義：

typedef struct {

  uint16_t GPIO_Pin;             /*!< Specifies the GPIO pins to be configured.

                                      This parameter can be any value of @ref GPIO_pins_define */

  GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;  /*!< Specifies the speed for the selected pins.

                                      This parameter can be a value of @ref GPIOSpeed_TypeDef */

  GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;    /*!< Specifies the operating mode for the selected pins.

                                      This parameter can be a value of @ref GPIOMode_TypeDef */

}GPIO_InitTypeDef;

在這個結構體之中，主要包括三個成員：引腳設置（GPIO_Pin）、引腳最大輸出速度（GPIO_Speed）和引腳模式（GPIO_Mode）。在這之中，GPIO還有一個重要的定義，即確定組別：GPIOA~GPIOG.

他們的種類又可以分別劃分為：

GPIO_Speed:

GPIO_Speed_10MHz

GPIO_Speed_2MHz

GPIO_Speed_50MHz

GPIO_Mode:

GPIO_Mode_AIN

GPIO_Mode_IN_FLOATING

GPIO_Mode_IPD

GPIO_Mode_IPU

GPIO_Mode_Out_OD

GPIO_Mode_Out_PP

GPIO_Mode_AF_OD

GPIO_Mode_AF_PP

GPIO_Pin:

GPIO_Pin_0

GPIO_Pin_1

GPIO_Pin_2

GPIO_Pin_3

GPIO_Pin_4

GPIO_Pin_5

GPIO_Pin_6

GPIO_Pin_7

GPIO_Pin_8

GPIO_Pin_9

GPIO_Pin_10

GPIO_Pin_11

GPIO_Pin_12

GPIO_Pin_13

GPIO_Pin_14

GPIO_Pin_15

熟悉結構體類別以后我們可以進行結構體的定義以及GPIO口的初始化。由于GPIO處于APB2時鐘線下，所以我們必須要開啟相應的時鐘。代碼如下：

void key_gpio_config(void) {

    GPIO_InitTypeDef key_struct;    // 定義結構體

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);   // 開啟時鐘

    key_struct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;    //結構體成員設置；對于按鍵初始化而言，由于GPIO是輸入模式，故不必設置最大輸出速度

    key_struct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;

    GPIO_Init(GPIOA, &key_struct);    // 初始化引腳

}

void led_gpio_config(void) {    // 同上

    GPIO_InitTypeDef led_struct;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

    led_struct.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;

    led_struct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

    led_struct.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

    GPIO_Init(GPIOB, &led_struct);

}

自此，結構體設置結束。下面進行GPIO口的操作。

GPIO操作

對于庫函數開發來說，一切硬件操作都可以使用函數來解決。如：

uint16_t  GPIO_ReadInputData (GPIO_TypeDef *GPIOx) 

  // Reads the specified GPIO input data port. 

uint8_t  GPIO_ReadInputDataBit (GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin) 

  // Reads the specified input port pin. 

uint16_t  GPIO_ReadOutputData (GPIO_TypeDef *GPIOx) 

  // Reads the specified GPIO output data port. 

uint8_t  GPIO_ReadOutputDataBit (GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin) 

  // Reads the specified output data port bit. 

void  GPIO_ResetBits (GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin) 

  // Clears the selected data port bits. 

void  GPIO_SetBits (GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin) 

  // Sets the selected data port bits. 

void  GPIO_StructInit (GPIO_InitTypeDef *GPIO_InitStruct) 

  // Fills each GPIO_InitStruct member with its default value. 

void  GPIO_Write (GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t PortVal) 

  // Writes data to the specified GPIO data port. 

void  GPIO_WriteBit (GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal) 

  // Sets or clears the selected data port bit. 

對于本題目而言，使用簡單的寫入操作即可。

int main()

{

    led_gpio_config();

    GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_5, 1);    //初始化，使燈為熄滅狀態

    key_gpio_config();

    while(1) {

        if (GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) == 1) {

            GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_5, Bit_RESET);

        }

        else {

            GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_5, Bit_SET);

        }

    }

}

至此，GPIO的操作完成，功能也成功實現。但是按鍵部分未加消抖處理，所以可能出現不穩定的狀態。不過對于本示例來說，這一現象并不明顯。