【STM32 CubeMX】GPIO_HAL库源码分析

文章目录

  • 前言
  • 一、GPIO_HAL库源码分析
    • 1.1 初始化GPIO
    • 1.2 HAL_GPIO_Init源码分析
      • GPIO_InitTypeDef初始化结构体
      • HAL_GPIO_Init函数
  • 总结

前言

提示：这里可以添加本文要记录的大概内容：

例如：随着人工智能的不断发展，机器学习这门技术也越来越重要，很多人都开启了学习机器学习，本文就介绍了机器学习的基础内容。

一、GPIO_HAL库源码分析

1.1 初始化GPIO

void MX_GPIO_Init(void)
{
  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin : PB5 */
  GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
  HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);
}

上面这个代码是初始化GPIOB的pin5引脚
在这里设置哪个引脚：GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
设置模式：GPIO_InitStruct.Mode，GPIO_MODE_OUTPUT_PP为推挽输出
除了推挽输出，他还有下面这些：

#define  GPIO_MODE_OUTPUT_PP                    0x00000001u   /*推挽输出               */
#define  GPIO_MODE_OUTPUT_OD                    0x00000011u   /*开漏输出                */

在这里：GPIO_InitStruct.Pull，我们是设置是否有上下拉电阻，他有以下这些值

#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                */

其中就是无上下拉电阻，上拉、下拉电阻的设置

在我们主函数的while循环如下：

while (1)
{
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);
HAL_Delay(500);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);
HAL_Delay(500);

  /* USER CODE END WHILE */

  /* USER CODE BEGIN 3 */
}

他就只是对GPIOB pin5输出高低电平点灯

我们主要需要看一下HAL_GPIO_Init函数是如何实现的

1.2 HAL_GPIO_Init源码分析

GPIO_InitTypeDef初始化结构体

GPIO_InitTypeDef这个结构体是用来对于某一个引脚进行初始化存储的结构体
他长下面这样：

typedef struct
{
  uint32_t Pin;       /*!< Specifies the GPIO pins to be configured.
                           This parameter can be any value of @ref GPIO_pins_define */

  uint32_t Mode;      /*!< Specifies the operating mode for the selected pins.
                           This parameter can be a value of @ref GPIO_mode_define */

  uint32_t Pull;      /*!< Specifies the Pull-up or Pull-Down activation for the selected pins.
                           This parameter can be a value of @ref GPIO_pull_define */

  uint32_t Speed;     /*!< Specifies the speed for the selected pins.
                           This parameter can be a value of @ref GPIO_speed_define */
} GPIO_InitTypeDef;

第一个成员为pin，pin这样表示

#define GPIO_PIN_0                 ((uint16_t)0x0001)  /* Pin 0 selected    */
#define GPIO_PIN_1                 ((uint16_t)0x0002)  /* Pin 1 selected    */
#define GPIO_PIN_2                 ((uint16_t)0x0004)  /* Pin 2 selected    */
#define GPIO_PIN_3                 ((uint16_t)0x0008)  /* Pin 3 selected    */
#define GPIO_PIN_4                 ((uint16_t)0x0010)  /* Pin 4 selected    */
#define GPIO_PIN_5                 ((uint16_t)0x0020)  /* Pin 5 selected    */
#define GPIO_PIN_6                 ((uint16_t)0x0040)  /* Pin 6 selected    */
#define GPIO_PIN_7                 ((uint16_t)0x0080)  /* Pin 7 selected    */
#define GPIO_PIN_8                 ((uint16_t)0x0100)  /* Pin 8 selected    */
#define GPIO_PIN_9                 ((uint16_t)0x0200)  /* Pin 9 selected    */
#define GPIO_PIN_10                ((uint16_t)0x0400)  /* Pin 10 selected   */
#define GPIO_PIN_11                ((uint16_t)0x0800)  /* Pin 11 selected   */
#define GPIO_PIN_12                ((uint16_t)0x1000)  /* Pin 12 selected   */
#define GPIO_PIN_13                ((uint16_t)0x2000)  /* Pin 13 selected   */
#define GPIO_PIN_14                ((uint16_t)0x4000)  /* Pin 14 selected   */
#define GPIO_PIN_15                ((uint16_t)0x8000)  /* Pin 15 selected   */
#define GPIO_PIN_All               ((uint16_t)0xFFFF)  /* All pins selected */

比如GPIO5，他变成二进制如下：在这里插入图片描述
他的bit5为1，是不是和我们上两节课的寄存器联系起来了
如果没有看过的同学可以进入HAL库的本质是操作寄存器来进行学习

接下来看Speed成员：
他可以有以下取值：

#define  GPIO_SPEED_FREQ_LOW              (GPIO_CRL_MODE0_1) /*!< Low speed */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM           (GPIO_CRL_MODE0_0) /*!< Medium speed */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_HIGH             (GPIO_CRL_MODE0)   /*!< High speed */

其中有低速，中速和高速
其中低速为2M，中速10M高速50M

HAL_GPIO_Init函数

这个函数有两个参数。一个为组号，另一个为初始化结构体
首先第一个参数，他有如下取值：

#define GPIOA               ((GPIO_TypeDef *)GPIOA_BASE)
#define GPIOB               ((GPIO_TypeDef *)GPIOB_BASE)
#define GPIOC               ((GPIO_TypeDef *)GPIOC_BASE)
#define GPIOD               ((GPIO_TypeDef *)GPIOD_BASE)
#define GPIOE               ((GPIO_TypeDef *)GPIOE_BASE)
#define GPIOF               ((GPIO_TypeDef *)GPIOF_BASE)
#define GPIOG               ((GPIO_TypeDef *)GPIOG_BASE)
//。。。。。。

GPIOx_Base如下：

#define GPIOA_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x00000800UL)
#define GPIOB_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x00000C00UL)
#define GPIOC_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x00001000UL)
#define GPIOD_BASE            (APB2PERIPH_BASE + 0x00001400UL)

这些就一起定义了一个组的基地址是什么

接下来我们看HAL_GPIO_Init源码：

void HAL_GPIO_Init(GPIO_TypeDef  *GPIOx, GPIO_InitTypeDef *GPIO_Init)
{
  uint32_t position = 0x00u;
  uint32_t ioposition;
  uint32_t iocurrent;
  uint32_t temp;
  uint32_t config = 0x00u;
  __IO uint32_t *configregister; /* Store the address of CRL or CRH register based on pin number */
  uint32_t registeroffset;       /* offset used during computation of CNF and MODE bits placement inside CRL or CRH register */

  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_GPIO_ALL_INSTANCE(GPIOx));
  assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_Init->Pin));
  assert_param(IS_GPIO_MODE(GPIO_Init->Mode));

  /* Configure the port pins */
  while (((GPIO_Init->Pin) >> position) != 0x00u)
  {
    /* Get the IO position */
    ioposition = (0x01uL << position);

    /* Get the current IO position */
    iocurrent = (uint32_t)(GPIO_Init->Pin) & ioposition;

    if (iocurrent == ioposition)
    {
      /* Check the Alternate function parameters */
      assert_param(IS_GPIO_AF_INSTANCE(GPIOx));

      /* Based on the required mode, filling config variable with MODEy[1:0] and CNFy[3:2] corresponding bits */
      switch (GPIO_Init->Mode)
      {
        /* If we are configuring the pin in OUTPUT push-pull mode */
        case GPIO_MODE_OUTPUT_PP:
          /* Check the GPIO speed parameter */
          assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_Init->Speed));
          config = GPIO_Init->Speed + GPIO_CR_CNF_GP_OUTPUT_PP;
          break;

        /* If we are configuring the pin in OUTPUT open-drain mode */
        case GPIO_MODE_OUTPUT_OD:
          /* Check the GPIO speed parameter */
          assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_Init->Speed));
          config = GPIO_Init->Speed + GPIO_CR_CNF_GP_OUTPUT_OD;
          break;

        /* If we are configuring the pin in ALTERNATE FUNCTION push-pull mode */
        case GPIO_MODE_AF_PP:
          /* Check the GPIO speed parameter */
          assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_Init->Speed));
          config = GPIO_Init->Speed + GPIO_CR_CNF_AF_OUTPUT_PP;
          break;

        /* If we are configuring the pin in ALTERNATE FUNCTION open-drain mode */
        case GPIO_MODE_AF_OD:
          /* Check the GPIO speed parameter */
          assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_Init->Speed));
          config = GPIO_Init->Speed + GPIO_CR_CNF_AF_OUTPUT_OD;
          break;

        /* If we are configuring the pin in INPUT (also applicable to EVENT and IT mode) */
        case GPIO_MODE_INPUT:
        case GPIO_MODE_IT_RISING:
        case GPIO_MODE_IT_FALLING:
        case GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING:
        case GPIO_MODE_EVT_RISING:
        case GPIO_MODE_EVT_FALLING:
        case GPIO_MODE_EVT_RISING_FALLING:
          /* Check the GPIO pull parameter */
          assert_param(IS_GPIO_PULL(GPIO_Init->Pull));
          if (GPIO_Init->Pull == GPIO_NOPULL)
          {
            config = GPIO_CR_MODE_INPUT + GPIO_CR_CNF_INPUT_FLOATING;
          }
          else if (GPIO_Init->Pull == GPIO_PULLUP)
          {
            config = GPIO_CR_MODE_INPUT + GPIO_CR_CNF_INPUT_PU_PD;

            /* Set the corresponding ODR bit */
            GPIOx->BSRR = ioposition;
          }
          else /* GPIO_PULLDOWN */
          {
            config = GPIO_CR_MODE_INPUT + GPIO_CR_CNF_INPUT_PU_PD;

            /* Reset the corresponding ODR bit */
            GPIOx->BRR = ioposition;
          }
          break;

        /* If we are configuring the pin in INPUT analog mode */
        case GPIO_MODE_ANALOG:
          config = GPIO_CR_MODE_INPUT + GPIO_CR_CNF_ANALOG;
          break;

        /* Parameters are checked with assert_param */
        default:
          break;
      }
      //code..................
}

这些功能太复杂，我们只分析怎么把传入的参数变成输出引脚
他根据mode，来进行具体的设置：
在这里插入图片描述
然后他把数据存储到了config变量中
在这里插入图片描述
接下来我们看MODIFY_REG，修改寄存器，他需要修改指定寄存器，并且其他寄存器不被破坏

#define MODIFY_REG(REG, CLEARMASK, SETMASK)  WRITE_REG((REG), (((READ_REG(REG)) & (~(CLEARMASK))) | (SETMASK)))

在这里WRITE_REG((REG), (((READ_REG(REG)) & (~(CLEARMASK))) | (SETMASK)))他要写寄存器REG
他写什么呢，首先把寄存器的值读出来，& (~(CLEARMASK))清除掉某些位 | (SETMASK)设置某些位，这样就达到了修改寄存器且不破坏其他位

在这里：configregister = (iocurrent < GPIO_PIN_8) ? &GPIOx->CRL : &GPIOx->CRH;他会去确定某个寄存器

总结

提示：这里对文章进行总结：
例如：以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了pandas的使用，而pandas提供了大量能使我们快速便捷地处理数据的函数和方法。

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