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stm32 hal库 GPIO初始化函数MX_GPIO_Init()梳理分析、初步细致学习(二)

作者：我家自动化 | 2024-05-01 02:25:37

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mx_gpio_init

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一、GPIO外设时钟初始化

二、配置GPIO

2.1 配置 GPIO_InitTypeDef结构体成员变量

 2.2 把参数写到对应寄存器

2.2.1 io口的配置

2.2.2 外部中断的配置

三、相关知识分析

3.1 hal_gpio其他函数简单分析

3.1.1 HAL_GPIO_DeInit();

3.1.2  HAL_GPIO_ReadPin();

3.1.3  HAL_GPIO_WritePin();

3.1.4  HAL_GPIO_TogglePin();

3.1.5  HAL_GPIO_LockPin();

3.1.6 HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()

 3.1.7 HAL_GPIO_EXTI_Callback();

 3.2 剩余寄存器了解

 四、总结

本人使用的单片机stm32f407vg，代码来源stm32CubeMx。

GPIO配置如下：

 其中PB16是普通的开漏输出io口；PD16是外部中断输入；

代码如下：

  1. void MX_GPIO_Init(void)
  2. {
  3.  
  4.   GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
  5.  
  6.   /* GPIO Ports Clock Enable */
  7.   __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  8.   __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
  9.   __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  10.   __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  11.   __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();
  12.  
  13.   /*Configure GPIO pin Output Level */
  14.   HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_RESET);
  15.  
  16.   /*Configure GPIO pin : PtPin */
  17.   GPIO_InitStruct.Pin = LED1_Pin;
  18.   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
  19.   GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  20.   GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
  21.   HAL_GPIO_Init(LED1_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);
  22.  
  23.   /*Configure GPIO pin : PD6 */
  24.   GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6;
  25.   GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;
  26.   GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  27.   HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);
  28.  
  29.   /* EXTI interrupt init*/
  30.   HAL_NVIC_SetPriority(EXTI9_5_IRQn, 2, 0);
  31.   HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI9_5_IRQn);
  32.  
  33. }

 有两个关于NVIC的初始化，下次再写。

一、GPIO外设时钟初始化

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOH_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE();

#define __HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE()  do { \
                                 __IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
                                 SET_BIT(RCC->AHB1ENR, RCC_AHB1ENR_GPIOCEN);\
                                  /* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
                                 tmpreg = READ_BIT(RCC->AHB1ENR,RCC_AHB1ENR_GPIOCEN);\
                                 UNUSED(tmpreg); \
                                          } while(0U)

#define RCC_AHB1ENR_GPIOCEN_Pos       (2U)                                
#define RCC_AHB1ENR_GPIOCEN_Msk      (0x1UL <<RCC_AHB1ENR_GPIOCEN_Pos)  #define RCC_AHB1ENR_GPIOCEN               RCC_AHB1ENR_GPIOCEN_Msk 

也就是给RCC_AHB1ENR第2位赋1，使能GPIOC时钟；

这里初始化了其他几个GPIO因为RCC和系统烧录会用到。

二、配置GPIO

2.1 配置 GPIO_InitTypeDef结构体成员变量

  /*Configure GPIO pin : PtPin */
  GPIO_InitStruct.Pin = LED1_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
  HAL_GPIO_Init(LED1_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : PD6 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);
这里配置了4个成员，分别是pin即第几位；

Mode，GPIO的工作模式，常用有开漏、推挽输出，输入，模拟，复用开漏、推挽，中断上升沿触发、下降沿触发、上下都触发，事件上升沿触发、下降沿触发、上下都触发；

Pull，配置io口上拉、下拉、无上拉和下拉；GPIO的速度(低\中\高\很高)。

 2.2 把参数写到对应寄存器

通过函数HAL_GPIO_Init(LED1_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

  1. void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef  *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)
  2. {
  3.   uint32_t position;
  4.   uint32_t ioposition = 0x00U;
  5.   uint32_t iocurrent = 0x00U;
  6.   uint32_t temp = 0x00U;
  7.  
  8.   /* Check the parameters */
  9.   assert_param(IS_GPIO_ALL_INSTANCE(GPIOx));
  10.   assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Init->Pin));
  11.   assert_param(IS_GPIO_MODE(GPIO_Init->Mode));
  12.   assert_param(IS_GPIO_PULL(GPIO_Init->Pull));
  13.  
  14.   /* Configure the port pins */
  15.   for(position = 0U; position < GPIO_NUMBER; position++)
  16.   {
  17.     /* Get the IO position */
  18.     ioposition = 0x01U << position;
  19.     /* Get the current IO position */
  20.     iocurrent = (uint32_t)(GPIO_Init->Pin) & ioposition;
  21.  
  22.     if(iocurrent == ioposition)
  23.     {
  24.       /*--------------------- GPIO Mode Configuration ------------------------*/
  25.       /* In case of Output or Alternate function mode selection */
  26.       if((GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_OUTPUT_PP) || (GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_AF_PP) ||
  27.          (GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_OUTPUT_OD) || (GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_AF_OD))
  28.       {
  29.         /* Check the Speed parameter */
  30.         assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_Init->Speed));
  31.         /* Configure the IO Speed */
  32.         temp = GPIOx->OSPEEDR; 
  33.         temp &= ~(GPIO_OSPEEDER_OSPEEDR0 << (position * 2U));
  34.         temp |= (GPIO_Init->Speed << (position * 2U));
  35.         GPIOx->OSPEEDR = temp;
  36.  
  37.         /* Configure the IO Output Type */
  38.         temp = GPIOx->OTYPER;
  39.         temp &= ~(GPIO_OTYPER_OT_0 << position) ;
  40.         temp |= (((GPIO_Init->Mode & GPIO_OUTPUT_TYPE) >> 4U) << position);
  41.         GPIOx->OTYPER = temp;
  42.        }
  43.  
  44.       /* Activate the Pull-up or Pull down resistor for the current IO */
  45.       temp = GPIOx->PUPDR;
  46.       temp &= ~(GPIO_PUPDR_PUPDR0 << (position * 2U));
  47.       temp |= ((GPIO_Init->Pull) << (position * 2U));
  48.       GPIOx->PUPDR = temp;
  49.  
  50.       /* In case of Alternate function mode selection */
  51.       if((GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_AF_PP) || (GPIO_Init->Mode == GPIO_MODE_AF_OD))
  52.       {
  53.         /* Check the Alternate function parameter */
  54.         assert_param(IS_GPIO_AF(GPIO_Init->Alternate));
  55.         /* Configure Alternate function mapped with the current IO */
  56.         temp = GPIOx->AFR[position >> 3U];
  57.         temp &= ~(0xFU << ((uint32_t)(position & 0x07U) * 4U)) ;
  58.         temp |= ((uint32_t)(GPIO_Init->Alternate) << (((uint32_t)position & 0x07U) * 4U));
  59.         GPIOx->AFR[position >> 3U] = temp;
  60.       }
  61.  
  62.       /* Configure IO Direction mode (Input, Output, Alternate or Analog) */
  63.       temp = GPIOx->MODER;
  64.       temp &= ~(GPIO_MODER_MODER0 << (position * 2U));
  65.       temp |= ((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE) << (position * 2U));
  66.       GPIOx->MODER = temp;
  67.  
  68.       /*--------------------- EXTI Mode Configuration ------------------------*/
  69.       /* Configure the External Interrupt or event for the current IO */
  70.       if((GPIO_Init->Mode & EXTI_MODE) == EXTI_MODE)
  71.       {
  72.         /* Enable SYSCFG Clock */
  73.         __HAL_RCC_SYSCFG_CLK_ENABLE();
  74.  
  75.         temp = SYSCFG->EXTICR[position >> 2U];
  76.         temp &= ~(0x0FU << (4U * (position & 0x03U)));
  77.         temp |= ((uint32_t)(GPIO_GET_INDEX(GPIOx)) << (4U * (position & 0x03U)));
  78.         SYSCFG->EXTICR[position >> 2U] = temp;
  79.  
  80.         /* Clear EXTI line configuration */
  81.         temp = EXTI->IMR;
  82.         temp &= ~((uint32_t)iocurrent);
  83.         if((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE_IT) == GPIO_MODE_IT)
  84.         {
  85.           temp |= iocurrent;
  86.         }
  87.         EXTI->IMR = temp;
  88.  
  89.         temp = EXTI->EMR;
  90.         temp &= ~((uint32_t)iocurrent);
  91.         if((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE_EVT) == GPIO_MODE_EVT)
  92.         {
  93.           temp |= iocurrent;
  94.         }
  95.         EXTI->EMR = temp;
  96.  
  97.         /* Clear Rising Falling edge configuration */
  98.         temp = EXTI->RTSR;
  99.         temp &= ~((uint32_t)iocurrent);
  100.         if((GPIO_Init->Mode & RISING_EDGE) == RISING_EDGE)
  101.         {
  102.           temp |= iocurrent;
  103.         }
  104.         EXTI->RTSR = temp;
  105.  
  106.         temp = EXTI->FTSR;
  107.         temp &= ~((uint32_t)iocurrent);
  108.         if((GPIO_Init->Mode & FALLING_EDGE) == FALLING_EDGE)
  109.         {
  110.           temp |= iocurrent;
  111.         }
  112.         EXTI->FTSR = temp;
  113.       }
  114.     }
  115.   }
  116. }

 首先是for循环，position 可以看成第几位，是整形变量；ioposition，iocurrent可以看成验证的。循环时position一直＋，当1左移po2.2sition位和欲操作的位相同时，进行后面的操作。

2.2.1 io口的配置

首先要判断配置的功能是什么，如果不是开漏、推挽输出、开漏推挽复用就不进行后面操作。

        /* Check the Speed parameter */
        assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_Init->Speed));
        /* Configure the IO Speed */
        temp = GPIOx->OSPEEDR; 
        temp &= ~(GPIO_OSPEEDER_OSPEEDR0 << (position * 2U));
        temp |= (GPIO_Init->Speed << (position * 2U));
        GPIOx->OSPEEDR = temp;

#define GPIO_OSPEEDER_OSPEEDR0           GPIO_OSPEEDR_OSPEED0

#define GPIO_OSPEEDR_OSPEED0_Pos   (0U)                                  
#define GPIO_OSPEEDR_OSPEED0_Msk  (0x3UL <<GPIO_OSPEEDR_OSPEED0_Pos) 
#define GPIO_OSPEEDR_OSPEED0           GPIO_OSPEEDR_OSPEED0_Msk  

#define  GPIO_SPEED_FREQ_LOW                 0x00000000U  
#define  GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM          0x00000001U  
#define  GPIO_SPEED_FREQ_HIGH                0x00000002U  
#define  GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH    0x00000003U 

首先要把GPIO_OSPEEDR寄存器里的值读出来;

再与等于后面一堆，就是把position*2和position*2+1两位置0（和0相与等于0）；

或等于就是把想写入的值写进去（和0相或等于本身）

最后把这一个io口配置速度写入GPIOx_OSPEEDR;

         /* Configure the IO Output Type */
        temp = GPIOx->OTYPER;
        temp &= ~(GPIO_OTYPER_OT_0 << position) ;
        temp |= (((GPIO_Init->Mode & GPIO_OUTPUT_TYPE) >> 4U) << position);
        GPIOx->OTYPER = temp;

#define GPIO_OTYPER_OT_0                 GPIO_OTYPER_OT0

#define GPIO_OTYPER_OT0_Pos              (0U)                                  
#define GPIO_OTYPER_OT0_Msk              (0x1UL << GPIO_OTYPER_OT0_Pos)      

                                                                                        /*!< 0x00000001 */
#define GPIO_OTYPER_OT0                  GPIO_OTYPER_OT0_Msk

#define GPIO_OUTPUT_TYPE      0x00000010U

#define  GPIO_MODE_OUTPUT_PP                    0x00000001U  
#define  GPIO_MODE_OUTPUT_OD                    0x00000011U

#define  GPIO_MODE_AF_PP                        0x00000002U   
#define  GPIO_MODE_AF_OD                        0x00000012U

这儿用了GPIO_OUTPUT_TYPE主要是把普通io和复用区分开；

代码的逻辑和写入速度是一样的，把数据写入到GPIOx_OTYPER寄存器里。

       /* Activate the Pull-up or Pull down resistor for the current IO */
      temp = GPIOx->PUPDR;
      temp &= ~(GPIO_PUPDR_PUPDR0 << (position * 2U));
      temp |= ((GPIO_Init->Pull) << (position * 2U));
      GPIOx->PUPDR = temp;

#define GPIO_PUPDR_PUPDR0                GPIO_PUPDR_PUPD0

#define GPIO_PUPDR_PUPD0_Pos             (0U)                                  
#define GPIO_PUPDR_PUPD0_Msk             (0x3UL << GPIO_PUPDR_PUPD0_Pos)                                                                                                        /*!< 0x00000003 */
#define GPIO_PUPDR_PUPD0                 GPIO_PUPDR_PUPD0_Msk

#define  GPIO_NOPULL        0x00000000U   /*!< No Pull-up or Pull-down activation  */
#define  GPIO_PULLUP        0x00000001U   /*!< Pull-up activation                  */
#define  GPIO_PULLDOWN      0x00000002U   /*!< Pull-down activation 

上下拉或者不上下拉，主要是把参数写入到GPIOx_PUPDR里

2.2.2 外部中断的配置

  1. /*--------------------- EXTI Mode Configuration ------------------------*/
  2.       /* Configure the External Interrupt or event for the current IO */
  3.       if((GPIO_Init->Mode & EXTI_MODE) == EXTI_MODE)
  4.       {
  5.         /* Enable SYSCFG Clock */
  6.         __HAL_RCC_SYSCFG_CLK_ENABLE();
  7.  
  8.         temp = SYSCFG->EXTICR[position >> 2U];
  9.         temp &= ~(0x0FU << (4U * (position & 0x03U)));
  10.         temp |= ((uint32_t)(GPIO_GET_INDEX(GPIOx)) << (4U * (position & 0x03U)));
  11.         SYSCFG->EXTICR[position >> 2U] = temp;
  12.  
  13.         /* Clear EXTI line configuration */
  14.         temp = EXTI->IMR;
  15.         temp &= ~((uint32_t)iocurrent);
  16.         if((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE_IT) == GPIO_MODE_IT)
  17.         {
  18.           temp |= iocurrent;
  19.         }
  20.         EXTI->IMR = temp;
  21.  
  22.         temp = EXTI->EMR;
  23.         temp &= ~((uint32_t)iocurrent);
  24.         if((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE_EVT) == GPIO_MODE_EVT)
  25.         {
  26.           temp |= iocurrent;
  27.         }
  28.         EXTI->EMR = temp;
  29.  
  30.         /* Clear Rising Falling edge configuration */
  31.         temp = EXTI->RTSR;
  32.         temp &= ~((uint32_t)iocurrent);
  33.         if((GPIO_Init->Mode & RISING_EDGE) == RISING_EDGE)
  34.         {
  35.           temp |= iocurrent;
  36.         }
  37.         EXTI->RTSR = temp;
  38.  
  39.         temp = EXTI->FTSR;
  40.         temp &= ~((uint32_t)iocurrent);
  41.         if((GPIO_Init->Mode & FALLING_EDGE) == FALLING_EDGE)
  42.         {
  43.           temp |= iocurrent;
  44.         }
  45.         EXTI->FTSR = temp;
  46.       }

  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;

#define  GPIO_MODE_IT_RISING                    0x10110000U   
#define  GPIO_MODE_IT_FALLING                   0x10210000U   
#define  GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING            0x10310000U

#define EXTI_MODE             0x10000000U

先是判断配置的GPIO模式是不是中断的，再进行后面操作；

通过EXTI_MOOD和GPIO_Init.Mode,相与判断是否等于EXTI_MOOD来判断；

 先是使能系统配置控制器时钟；

        /* Enable SYSCFG Clock */
        __HAL_RCC_SYSCFG_CLK_ENABLE();

#define __HAL_RCC_SYSCFG_CLK_ENABLE()   do { \
                             __IO uint32_t tmpreg = 0x00U; \
                             SET_BIT(RCC->APB2ENR, RCC_APB2ENR_SYSCFGEN);\
                              /* Delay after an RCC peripheral clock enabling */ \
                             tmpreg = READ_BIT(RCC->APB2ENR, RCC_APB2ENR_SYSCFGEN);\
                             UNUSED(tmpreg); \
                                          } while(0U)

#define RCC_APB2ENR_SYSCFGEN_Pos           (14U)                               
#define RCC_APB2ENR_SYSCFGEN_Msk(0x1UL << RCC_APB2ENR_SYSCFGEN_Pos)                                                                                  /*!< 0x00004000 */
#define RCC_APB2ENR_SYSCFGEN               RCC_APB2ENR_SYSCFGEN_Msk 

这儿是对RCC_APB2ENR第14位置1，即使能系统配置控制器时钟；

 这儿解释的不是很好，半天没看懂为什么要使能这个时钟，而又查询f103的资料，发现其RCC_APB2ENR寄存器中没有SYSCFGEN位。

后来又翻阅英文资料如下

 就是在休眠模式下使能(关闭)这个时钟。猜测和GPIO外部中断有关，使能没毛病。

         temp = SYSCFG->EXTICR[position >> 2U];
        temp &= ~(0x0FU << (4U * (position & 0x03U)));
        temp |= ((uint32_t)(GPIO_GET_INDEX(GPIOx)) << (4U * (position & 0x03U)));
        SYSCFG->EXTICR[position >> 2U] = temp;

#define LED1_GPIO_Port GPIOB

#define GPIO_GET_INDEX(__GPIOx__)    (uint8_t)(((__GPIOx__) == (GPIOA))? 0U :\
                                               ((__GPIOx__) == (GPIOB))? 1U :\
                                               ((__GPIOx__) == (GPIOC))? 2U :\
                                               ((__GPIOx__) == (GPIOD))? 3U :\
                                               ((__GPIOx__) == (GPIOE))? 4U :\
                                               ((__GPIOx__) == (GPIOF))? 5U :\
                                               ((__GPIOx__) == (GPIOG))? 6U :\
                                               ((__GPIOx__) == (GPIOH))? 7U : 8U)

这儿第一个position右移两位就是除以4，把16位分为了4组，每组由一个寄存器控制。

寄存器的作用是为16个外部中断线选择中断源，例子是exti6。

        /* Clear EXTI line configuration */
        temp = EXTI->IMR;
        temp &= ~((uint32_t)iocurrent);
        if((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE_IT) == GPIO_MODE_IT)
        {
          temp |= iocurrent;
        }
        EXTI->IMR = temp;

        temp = EXTI->EMR;
        temp &= ~((uint32_t)iocurrent);
        if((GPIO_Init->Mode & GPIO_MODE_EVT) == GPIO_MODE_EVT)
        {
          temp |= iocurrent;
        }
        EXTI->EMR = temp;

 #define  GPIO_MODE_IT_RISING                    0x10110000U   
#define  GPIO_MODE_IT_FALLING                   0x10210000U   
#define  GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING            0x10310000U 

#define GPIO_MODE_IT          0x00010000U

iocurrent的值是1左移6位的整形值。

EXTI_IMR寄存器控制是否开放某条线上的中断。事件的配置和中断一样。

        /* Clear Rising Falling edge configuration */
        temp = EXTI->RTSR;
        temp &= ~((uint32_t)iocurrent);
        if((GPIO_Init->Mode & RISING_EDGE) == RISING_EDGE)
        {
          temp |= iocurrent;
        }
        EXTI->RTSR = temp;

        temp = EXTI->FTSR;
        temp &= ~((uint32_t)iocurrent);
        if((GPIO_Init->Mode & FALLING_EDGE) == FALLING_EDGE)
        {
          temp |= iocurrent;
        }
        EXTI->FTSR = temp;

#define  GPIO_MODE_IT_RISING                    0x10110000U   
#define  GPIO_MODE_IT_FALLING                   0x10210000U  
#define  GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING            0x10310000U  

#define RISING_EDGE           0x00100000U
#define FALLING_EDGE          0x00200000U

逻辑和前面一样，给EXTI_RTSR和EXTI_FTSR寄存器对应位赋值。

 值得注意的点是，上升下降沿不能有毛刺信号；

如果在给寄存器赋值时产生了上升下降沿，中断挂起位不会置位，即不会提示产生中断；

可以设置上升沿下降沿都触发，写入结构体的值就是两者相或。

三、相关知识分析

3.1 hal_gpio其他函数简单分析

3.1.1 HAL_GPIO_DeInit();

void HAL_GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef  *GPIOx, uint32_t GPIO_Pin)

作用和HAL_GPIO_Init相反，即取消初始化。

完成逻辑是，把每个成员的默认值作为结构体成员，赋值给对应寄存器。但是相比初始化，不用保护原寄存器的值，所以简单很多。

3.1.2  HAL_GPIO_ReadPin();

GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
{
  GPIO_PinState bitstatus;

  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));

  if((GPIOx->IDR & GPIO_Pin) != (uint32_t)GPIO_PIN_RESET)
  {
    bitstatus = GPIO_PIN_SET;
  }
  else
  {
    bitstatus = GPIO_PIN_RESET;
  }
  return bitstatus;
}

先访问寄存器得到的数和GPIO_Pin相与，得到的数就是给GPIO输入的数据(也可以理解为引脚的电平)，相与后的值不一定为1，所以用if语句判断时条件是不等于0；

不等于0时表示引脚为高电平，等于0时表示引脚为低电平。

3.1.3  HAL_GPIO_WritePin();

void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));
  assert_param(IS_GPIO_PIN_ACTION(PinState));

  if(PinState != GPIO_PIN_RESET)
  {
    GPIOx->BSRR = GPIO_Pin;
  }
  else
  {
    GPIOx->BSRR = (uint32_t)GPIO_Pin << 16U;
  }
}

给GPIO某一位写入值比较简单，直接给GPIOx_BSRR写就行了。

高16位是清零，低16位是置1；

3.1.4  HAL_GPIO_TogglePin();

void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
{
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));

  if ((GPIOx->ODR & GPIO_Pin) == GPIO_Pin)
  {
    GPIOx->BSRR = (uint32_t)GPIO_Pin << GPIO_NUMBER;
  }
  else
  {
    GPIOx->BSRR = GPIO_Pin;
  }
}

此函数的作用是反转引脚的电平。即若此时引脚为低电平则会输出高电平，反之亦然。

实现是通过读取GPIO_ODR寄存器，即读取输出的数据，再取反输出就可以了，输出的方法是给BSRR赋值。

3.1.5  HAL_GPIO_LockPin();

HAL_StatusTypeDef HAL_GPIO_LockPin(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
{
  __IO uint32_t tmp = GPIO_LCKR_LCKK;

  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Pin));

  /* Apply lock key write sequence */
  tmp |= GPIO_Pin;
  /* Set LCKx bit(s): LCKK='1' + LCK[15-0] */
  GPIOx->LCKR = tmp;
  /* Reset LCKx bit(s): LCKK='0' + LCK[15-0] */
  GPIOx->LCKR = GPIO_Pin;
  /* Set LCKx bit(s): LCKK='1' + LCK[15-0] */
  GPIOx->LCKR = tmp;
  /* Read LCKR register. This read is mandatory to complete key lock sequence */
  tmp = GPIOx->LCKR;

  /* Read again in order to confirm lock is active */
 if((GPIOx->LCKR & GPIO_LCKR_LCKK) != RESET)
  {
    return HAL_OK;
  }
  else
  {
    return HAL_ERROR;
  }
}

#define GPIO_LCKR_LCKK_Pos               (16U)                                 
#define GPIO_LCKR_LCKK_Msk               (0x1UL << GPIO_LCKR_LCKK_Pos)        

                                                                                         /*!< 0x00010000 */
#define GPIO_LCKR_LCKK                   GPIO_LCKR_LCKK_Msk 

作用是锁定GPIO某一位，实现方法是给GPIOx_LCKR赋值，直接看手册：

 所以在锁定时有一个键写序列，不能有错误，锁定后只有cpu复位时才能恢复。

3.1.6 HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler()

void HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(uint16_t GPIO_Pin)
{
  /* EXTI line interrupt detected */
  if(__HAL_GPIO_EXTI_GET_IT(GPIO_Pin) != RESET)
  {
    __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(GPIO_Pin);
    HAL_GPIO_EXTI_Callback(GPIO_Pin);
  }
} 

void EXTI9_5_IRQHandler(void)
{
  /* USER CODE BEGIN EXTI9_5_IRQn 0 */

  /* USER CODE END EXTI9_5_IRQn 0 */
  HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_6);
  /* USER CODE BEGIN EXTI9_5_IRQn 1 */

  /* USER CODE END EXTI9_5_IRQn 1 */
}

#define __HAL_GPIO_EXTI_CLEAR_IT(__EXTI_LINE__) (EXTI->PR = (__EXTI_LINE__)

使用hal库时，stm32f4xx.it.c里面调用了这个函数，函数形参应该是区分的作用，if判断不同的实参对应不同的语句。可以不用管它，有中断回调函数。

中断的作用是，发生中断时，会调用这个函数，先调用EXTI_PR寄存器判断是否产生了中断，调用中断回调函数，清除中断标志位。

 3.1.7 HAL_GPIO_EXTI_Callback();

 __weak void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
  /* Prevent unused argument(s) compilation warning */
  UNUSED(GPIO_Pin);
  /* NOTE: This function Should not be modified, when the callback is needed,
           the HAL_GPIO_EXTI_Callback could be implemented in the user file
   */
}

中断回调函数，使用中断时可以只使用这一个，中断处理函数不动，把回调函数放到主函数下面就可以了。回调的原理就是中断处理函数中调用了回调函数。

回调函数直接写自己想要的效果就可以了。

 3.2 剩余寄存器了解

 GPIO的复用功能，后面使用其他外设时会使用。

 四、总结

GPIO是单片机中的基础了，hal库的方法和库函数差不多，都是定义结构体再通过函数写入到对应的寄存器中。和之前一样，通过梳理了一遍GPIO初始化函数的逻辑，我对可以使用的GPIO函数更加熟悉，知其然而知其所以然，以后使用hal库或者标准库会更顺手。

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