GPIO相关寄存器，点灯

news2025/1/3 15:41:34

目录

一.输入模式

1.浮空输入

2.上拉输入

3.下拉输入

4.模拟输入

二.输出模式

1.推挽输出

2.开漏输出

三.寄存器

1.寄存器的作用

2.功能与类型

3.控制某一引脚输出电压来点灯所需要控制的寄存器

        1.打开对应时钟开关

        2.端口模式寄存器    ---输出模式

        3.输出类型寄存器    ---推挽模式

        4.输出速度寄存器    ---低速

        5.上下拉寄存器     ---既不上拉也不下拉

        6..输出数据寄存器  

四.库函数点灯

五.按键消抖

1.消抖

2.解决方法

2.1 延时消抖

2.抬手检测

六.光电开关

一.输入模式

1.浮空输入

        此模式下，GPIO引脚的高低电平完全由外部输入决定。由于电平状态不确定，因此该模式容易受到外部干扰。浮空输入模式最常用于检测按键的按下状态，因为按键按下时，引脚电平会发生变化。

2.上拉输入

        在此模式下，当GPIO引脚未连接外部信号时，通过内部的上拉电阻将引脚电平保持为高电平。如果外部对该引脚施加一个低电平信号，会改变引脚状态为低电平。这种模式常用于需要默认高电平的场合。

3.下拉输入

        与上拉输入相反，下拉输入模式下，当GPIO引脚未连接外部信号时，通过内部的下拉电阻将引脚电平保持为低电平。如果外部对该引脚施加一个高电平信号，会改变引脚状态为高电平。这种模式常用于需要默认低电平的场合。

4.模拟输入

        在此模式下，GPIO可以检测外部输入的模拟电压，并将其采样转化为数字信号。只要外部电压不高于Vcc（电源电压），就可以被GPIO检测。

二.输出模式

1.推挽输出

  • 工作原理：在此模式下，GPIO引脚可以输出高电平（通常为Vcc）或低电平（0V）。这是通过控制内部的P-MOS和N-MOS管来实现的。当P-MOS管闭合，N-MOS管断开时，输出高电平；当P-MOS管断开，N-MOS管闭合时，输出低电平。
  • 应用场景：推挽输出模式适用于需要高速切换和高负载能力的场合，如驱动LED指示灯、继电器等。
  • 复用推挽输出（Alternate Function Push-Pull Output）：在此模式下，GPIO引脚不仅可以输出高电平或低电平，还可以通过内部上拉电阻确保高电平时的稳定性。这种模式常用于SPI、UART等通信协议中的MOSI、MISO、SCK线路。

2.开漏输出

  • 工作原理：在开漏输出模式下，P-MOS关闭，GPIO引脚只能输出低电平（接地），不能主动提供高电平。因此，通常需要外部或内部上拉电阻来提供高电平。
  • 应用场景：开漏输出模式常用于需要多个设备共享同一条总线的场合，如I²C总线通信。此外，它还可以用于电平转换和不同电压系统之间的信号传输。3.复用

  • 复用开漏输出（Alternate Function Open-Drain Output）：与复用推挽输出类似，但只能输出低电平。这种模式同样适用于需要多个设备共享同一条总线的场合，如I²C总线通信。

三.寄存器

1.寄存器的作用

  1. 寄存器是单片机内部的一些存储单元
  2. 单片机的设置和寄存器直接关联，比如输出模式，比如输入输出的电压，比如上下拉电阻是否打开，所以，想要对单片机进行设置就是对寄存器进行改写的过程。

2.功能与类型

  1. 功能：

    • 存储二进制代码：寄存器的主要功能是存储二进制代码，这些代码可以是数据、指令或地址。
    • 高速访问：由于寄存器位于CPU内部，其访问速度远快于内存和外部存储设备。
    • 暂存数据：寄存器可以用于存储中间结果，避免频繁访问内存，从而提高计算效率。

  2. 类型：

    • 按照功能分类：基本寄存器和移位寄存器。基本寄存器只能并行送入和输出数据，而移位寄存器中的数据可以在移位脉冲作用下依次逐位右移或左移，数据输入输出方式更加灵活。
    • 按照用途分类：通用寄存器、专用寄存器、浮点寄存器、向量寄存器、状态寄存器和特殊寄存器等。通用寄存器用于存储临时数据，专用寄存器用于存储特定类型的数据或执行特定功能，浮点寄存器用于存储浮点数据，向量寄存器用于存储向量数据，状态寄存器用于存储运算结果的状态信息，特殊寄存器则用于实现特定的控制功能。

3.控制某一引脚输出电压来点灯所需要控制的寄存器

        1.打开对应时钟开关


 

思路：

        我们的目的是使用PC13，所以要先打开C引脚组时钟。通过寻找内存架构找到了RCC相关的寄存器组，RCC寄存器组里的寄存器太多了。找到控制引脚组的RCC寄存器需要找到GPIO属于哪个总线上的(AHB1\APB1\APB2\PHB2等)，通过查内存分配架构图可知，GPIO在AHB2总线上，所以，我们定位到了RCC_AHB2ENR1

        2.端口模式寄存器    ---输出模式

        3.输出类型寄存器    ---推挽模式

        4.输出速度寄存器    ---低速

        5.上下拉寄存器     ---既不上拉也不下拉

        6..输出数据寄存器  

  1. 打开时钟：RCC_AHB2ENR1 给第2位写1
  2. 配置端口模式寄存器 配置为输出模式 GPIOC_MODER 第27、26位写 0 1
  3. 配置输出类型寄存器 配置为推挽输出 GPIOC_OTYPER 第13位写0
  4. 配置输出速度数据寄存器 配置为很低 GPIOC_OSPEEDR 第 27、26位写 0 0
  5. 配置上下拉寄存器 配置为既不用上拉也不下拉 GPIOC_PUPDR 第27、26位写0 0
  6. 配置输出数据寄存器 给PC13引脚写1 GPIOC_ODR 第13位写1
GPIOC_MODER    : 0x5202 0800+0X00=0x5202 0800
GPIOC_OTYPER   : 0x5202 0800+0X04=0x5202 0804
GPIOC_OSPEEDR :  0x5202 0800+0X08=0x5202 0808
GPIOC_PUPDR    ：0x5202 0800+0X0C=0x5202 080C
GPIOc_ODR       ：0x5202 0800+0X14=0x5202 0814
void SystemInit(void)
{
	*(unsigned int*) 0xE000ED88|=((3UL << 20U)|(3UL << 22U));

}
void delay(int T);

typedef struct{
	unsigned int	MODER;
	unsigned int	OTYPER;
	unsigned int  SPEED;
	unsigned int	PUPDR;
	unsigned int	IDR;	
	unsigned int	ODR;
}GPIO;

#define GPIOC 			(*(GPIO *)0x52020800)
#define RCC_AHB2ENR1		*(unsigned int *)0x56020C8C

int main(void)
{
	RCC_AHB2ENR1 |= 1<<2;//配置RCC_AHB2ENR1的第2位置1,打开时钟
	GPIOC.MODER |= 1<<26;//GPIOC_MODER 的第26位置1，配置输出
	GPIOC.MODER &= ~(1<<27);//GPIOC_MODER 的第27位置0，配置输出
	GPIOC.OTYPER &= ~(1<<13);//GPIOC_OTYPER 的第13位置0，配置推挽
	GPIOC.SPEED &= ~(3<<26);//GPIOC_OSPPEDR 第27、26位置0
	GPIOC.PUPDR &= ~(3<<26);//GPIOC_PUPDR 第27、26位置0
	GPIOC.ODR |= 1<<13;//GPIOC_ODR 第13位置1
		while(1)
		{
			  GPIOC.ODR |= 1<<13;//GPIOC_ODR 第13位置1
				delay(1000);
				GPIOC.ODR &= ~(1<<13);//GPIOC_ODR 第13位置0	
				delay(1000);			
		}
}

void delay(int T)
{
    int a,b;
    for(a=0;a<T;a++)
			for(b=0;b<100;b++);
}

四.库函数点灯

void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)
功能： 设置或清除指定的端口位
参数：GPIO_TypeDef *GPIOx  端口号
           uint16_t GPIO_Pin         引脚号
           GPIO_PinState PinState  电平状态
                        GPIO_PIN_SET         1 
                        GPIO_PIN_RESET    0
返回值：无

void HAL_GPIO_TogglePin (GPIO_TypeDef * GPIOx, uint16_t  GPIO_Pin) 
功能： 切换指定的引脚电平状态
参数：GPIO_TypeDef * GPIOx  端口号
            uint16_t  GPIO_Pin     引脚号
返回值：无

GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin (GPIO_TypeDef * GPIOx,  uint16_t GPIO_Pin) 
功能： 读取指定的引脚电平状态
参数：GPIO_TypeDef * GPIOx  端口号
            uint16_t  GPIO_Pin     引脚号
返回值：GPIO_PinState 电平状态
              GPIO_PIN_RESET   0
              GPIO_PIN_SET        1

HAL_Delay()单位毫秒

五.按键消抖

当按键未按下，PC9为高电平
当按键被按下，PC9为低电平，所以，检测PC9是否为低电平就可以直到PC9是否按下了

1.消抖

抖动原因：
        任何的机械按键都会有抖动，而且人手按下抬起并不是一瞬间的，人抬手是需要反应时间的，所以会导致按下的低电平时间过长，导致多次误进if判断语句，所以会多次切换状态，导致误判。

2.解决方法

2.1 延时消抖

2.抬手检测

六.光电开关

遮挡-->PE15输出高电平--->PB2输入高电平
无遮挡-->PE15输出低电平--->PB2输入低电平

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