關于STM32F103RC單片機的GPIO初始化封裝(寄存器)

ID:728915 · 發表于 2023-2-10 10:04

接觸單片機也有兩年了，之前是一直使用庫函數的操作方式，然后逐漸有，提高封裝函數通用性稍微強一點的想法。庫函數因為是有別人寫好的一系列封裝函數，所以庫不變的情況下，還是比較方便的。參考了各位大佬們分享的帖子，后面自己再處理了一下。

上內容：（用枚是為了收納方便）
/**************GPIO.H文件**************/
#ifndef __GPIO_H
#define __GPIO_H

#include "stm32f10x.h"                // Device header

typedef enum       //枚舉：PIN腳
{
      PIN0       =       1<<0       ,       PIN1       =       1<<1 ,
      PIN2       =       1<<2 ,       PIN3       =       1<<3 ,
      PIN4       =       1<<4 ,       PIN5       =       1<<5 ,
      PIN6       =       1<<6 ,       PIN7       =       1<<7 ,
      PIN8       =       1<<8 ,       PIN9       =       1<<9 ,
      PIN10       =       1<<10 ,       PIN11       =       1<<11 ,
      PIN12       =       1<<12 ,       PIN13       =       1<<13 ,
      PIN14       =       1<<14 ,       PIN15       =       1<<15 ,
}GPIO_PIN_TypeDef;

typedef enum       //枚舉：引腳輸入/輸出模式
{
      GPIO_MODE_IN_ANALOG       =       0       ,       //模擬輸入模式
      GPIO_MODE_IN_FLOAT             =       1       ,       //浮空輸入模式
      GPIO_MODE_IN_PUPD             =       2       , //上拉下拉輸入模式

      GPIO_MODE_OUT_PP                =       0       ,       //推挽輸出
      GPIO_MODE_OUT_OD             =       1       ,       //開漏輸出
      GPIO_MODE_OUT_AFPP             =       2       ,       //復用推挽輸出
      GPIO_MODE_OUT_APOD             =       3       ,       //復用開漏輸出
}GPIO_MODE_TypeDef;

typedef enum       //枚舉：引腳輸出速度
{
      GPIO_SPEED_IN       =       0       ,       //GPIO輸入模式
      GPIO_SPEED_10M       =       1       ,       //GPIO輸出速度10Mhz
      GPIO_SPEED_20M       =       2       , //GPIO輸出速度20Mhz
      GPIO_SPEED_50M       = 3       , //GPIO輸出速度50Mhz
}GPIO_SPEED_TypeDef;

typedef struct {       //結構體：GPIO引腳配置項目
      GPIO_TypeDef*       GPIO_x;
      uint32_t                GPIO_PIN_X;
      uint32_t                GPIO_MODE;
      uint32_t                GPIO_SPEED;
      uint8_t                      GPIO_InitState;
}GPIO_InitList;

static GPIO_InitList GPIO_Init_List[ 120 ] = //添加、修改需要配置的GPIO口
{// GPIO_X, PIN腳，引腳輸入/輸出模式，引腳輸出速度，初始輸出狀態(高低電平)
      {GPIOC, PIN1 , GPIO_MODE_OUT_PP ,GPIO_SPEED_50M,       1       },
      {},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},
      {},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},
      {},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},
      {},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},
      {},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},
      {},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},{},
{GPIOC, PIN12, GPIO_MODE_OUT_PP ,GPIO_SPEED_50M,       0       },
};

//位帶操作，實現51類似的GPIO控制功能
//具體實現思想,參考<<CM3權威指南>>第五章(87頁~92頁)。M4同M3類似，只是寄存器地址變了。
typedef enum       //GPIO宏定義及地址映射
{

      //IO口操作宏定義
      #define BITBAND(addr, bitnum) ((addr & 0xF0000000)+0x2000000+((addr &0xFFFFF)<<5)+(bitnum<<2))
      #define MEM_ADDR(addr)  *((volatile unsigned long  *)(addr))
      #define BIT_ADDR(addr, bitnum) MEM_ADDR(BITBAND(addr, bitnum))

      //IO口地址映射
      #define GPIOA_ODR_Addr (GPIOA_BASE+12) //0x4002000C
      #define GPIOB_ODR_Addr (GPIOB_BASE+12) //0x4002040C
      #define GPIOC_ODR_Addr (GPIOC_BASE+12) //0x4002080C
      #define GPIOD_ODR_Addr (GPIOD_BASE+12) //0x40020C0C
      #define GPIOE_ODR_Addr (GPIOE_BASE+12) //0x4002100C
      #define GPIOF_ODR_Addr (GPIOF_BASE+12) //0x4002140C
      #define GPIOG_ODR_Addr (GPIOG_BASE+12) //0x4002180C
      #define GPIOH_ODR_Addr (GPIOH_BASE+12) //0x40021C0C
      #define GPIOI_ODR_Addr (GPIOI_BASE+12) //0x4002200C

      #define GPIOA_IDR_Addr (GPIOA_BASE+8) //0x40020008
      #define GPIOB_IDR_Addr (GPIOB_BASE+8) //0x40020408
      #define GPIOC_IDR_Addr (GPIOC_BASE+8) //0x40020808
      #define GPIOD_IDR_Addr (GPIOD_BASE+8) //0x40020C08
      #define GPIOE_IDR_Addr (GPIOE_BASE+8) //0x40020808
      #define GPIOF_IDR_Addr (GPIOF_BASE+8) //0x40021408
      #define GPIOG_IDR_Addr (GPIOG_BASE+8) //0x40021808
      #define GPIOH_IDR_Addr (GPIOH_BASE+8) //0x40021C08
      #define GPIOI_IDR_Addr (GPIOI_BASE+8) //0x40022008

      //IO口操作,只對單一的IO口!
      //確保n的值小于16!
      #define PAout(n) BIT_ADDR(GPIOA_ODR_Addr,n)  //輸出
      #define PAin(n) BIT_ADDR(GPIOA_IDR_Addr,n)  //輸入

      #define PBout(n) BIT_ADDR(GPIOB_ODR_Addr,n)  //輸出
      #define PBin(n) BIT_ADDR(GPIOB_IDR_Addr,n)  //輸入

      #define PCout(n) BIT_ADDR(GPIOC_ODR_Addr,n)  //輸出
      #define PCin(n) BIT_ADDR(GPIOC_IDR_Addr,n)  //輸入

      #define PDout(n) BIT_ADDR(GPIOD_ODR_Addr,n)  //輸出
      #define PDin(n) BIT_ADDR(GPIOD_IDR_Addr,n)  //輸入

      #define PEout(n) BIT_ADDR(GPIOE_ODR_Addr,n)  //輸出
      #define PEin(n) BIT_ADDR(GPIOE_IDR_Addr,n)  //輸入

      #define PFout(n) BIT_ADDR(GPIOF_ODR_Addr,n)  //輸出
      #define PFin(n) BIT_ADDR(GPIOF_IDR_Addr,n)  //輸入

      #define PGout(n) BIT_ADDR(GPIOG_ODR_Addr,n)  //輸出
      #define PGin(n) BIT_ADDR(GPIOG_IDR_Addr,n)  //輸入

      #define PHout(n) BIT_ADDR(GPIOH_ODR_Addr,n)  //輸出
      #define PHin(n) BIT_ADDR(GPIOH_IDR_Addr,n)  //輸入

      #define PIout(n) BIT_ADDR(GPIOI_ODR_Addr,n)  //輸出
      #define PIin(n) BIT_ADDR(GPIOI_IDR_Addr,n)  //輸出

      GPIO_Init_Base_END  = 0,       //結束，防止枚舉內容為空，無實際意義

}GPIO_Init_Base_;

void GPIO_Set(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint32_t BITx, uint32_t MODE, uint32_t OSPEED_MODE);
void GPIO_Init_(void);

#endif

/**************GPIO.C文件**************/

#include "GPIO.h"

/**
  * @brief  通用GPIO設置函數
      *
  * @param  @arg GPIOx:GPIOA~GPIOI.
                     @arg BITx:0X0000~0XFFFF.位設置,每個位代表一個IO,第0位代表Px0,第1位代表Px1,依次類推.比如0X0101,代表同時設置Px0和Px8.
                     @arg MODE:模式選擇0~3：輸入模式下，0,模擬輸入;1,浮空輸入（復位狀態）;2,上拉/下拉輸入模式;3,保留;
                                                               輸出模式下，0,通用推挽輸出;1,通用開漏輸出;2,復用推挽輸出;3,復用開漏輸出;
                     @arg OSPEED_MODE:速度模式選擇0~3：0,輸入(系統復位默認狀態);1:10M輸出;2:20M輸出;3:50M輸出.
  * @retval 無
  */
void GPIO_Set(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint32_t BITx, uint32_t MODE, uint32_t OSPEED_MODE)
{
      u32 pinpos=0,pinposlh=0,pos=0,curpin=0;
      for(pinpos=0;pinpos<16;pinpos++)
      {
            pos=1<<pinpos;       //一個個位檢查
            curpin=BITx&pos;//檢查引腳是否要設置
            if(curpin==pos)       //需要設置
            {
                     if(pinpos < 8)//設置的管腳為0~7
                     {
                              pinposlh = pinpos;
                              GPIOx->CRL &= ~(0xF<<(4*pinposlh));//清除需要設置的位
                              GPIOx->CRL |= (OSPEED_MODE<<(4*pinposlh));//設置新的速度模式
                              GPIOx->CRL |= (MODE<<(4*pinposlh+2));//設置新的輸入輸出模式
                     }
                     else                //設置的管腳為8~15
                     {
                              pinposlh = pinpos-8;
                              GPIOx->CRH &= ~(0xF<<(4*pinposlh));//清除需要設置的位
                              GPIOx->CRH |= (OSPEED_MODE<<(4*pinposlh));//設置新的速度模式
                              GPIOx->CRH |= (MODE<<(4*pinposlh+2));//設置新的輸入輸出模式
                     }
            }
      }
}


void GPIO_Init_(void)  //GPIO引腳逐一初始化函數
{
      uint8_t GPIO_InitList_Len;

      RCC->APB2ENR |= 1<<2|1<<3|1<<4|1<<5|1<<6|1<<7|1<<8; //打開GPIOA-G的7個時鐘，適用STM32F103RC系列單片機

      while(GPIO_InitList_Len <= 120)       //只放在主循環前，while()循環影響不大
      {
            if(GPIO_Init_List[GPIO_InitList_Len].GPIO_x != 0)
            {
                     GPIO_Set(GPIO_Init_List[GPIO_InitList_Len].GPIO_x, GPIO_Init_List[GPIO_InitList_Len].GPIO_PIN_X, GPIO_Init_List[GPIO_InitList_Len].GPIO_MODE, GPIO_Init_List[GPIO_InitList_Len].GPIO_SPEED);
                     if(GPIO_Init_List[GPIO_InitList_Len].GPIO_InitState)       //對初始狀態為高電平的引腳配置，默認低電平。
                     {
                              GPIO_Init_List[GPIO_InitList_Len].GPIO_x -> ODR |= (GPIO_Init_List[GPIO_InitList_Len].GPIO_PIN_X);
                     }
                     GPIO_InitList_Len ++;
            }
            else
            {
                     GPIO_InitList_Len ++;
            }
      }
}

/**************主函數**************/
#include "GPIO.h"

int main(void)
{

      GPIO_Init_();

      while (1)
      {

      }

}

希望各位大佬們不吝賜教，懇請各位大佬們提出寶貴意見與想法
，感謝！