STM32F103固件库源码解析——GPIO配置

首先，需要熟悉下一些重要的杂散的知识。

上图是一个标准的GPIO配置过程。

GPIO_InitTypeDef是一个结构体，

可以看出，CRL寄存器的每4位控制一个GPIO的工作状态。

上面的枚举类型设计得很巧妙，其用低四位代表具体输入/输出模式，低四位右移两位即是对应的寄存器配置，如下：

(GPIO_Mode_AIN & 0X0F) >> 2 = 00B
(GPIO_Mode_Out_PP & 0X0F) >> 2 = 00B
           

(GPIO_Mode_IN_FLOATING & 0X0F) >> 2 = 01B
(GPIO_Mode_Out_OD & 0X0F) >> 2 = 01B
           

(GPIO_Mode_IPD & 0X0F) >> 2 = 10B
(GPIO_Mode_IPU & 0X0F) >> 2 = 10B
(GPIO_Mode_AF_PP & 0X0F) >> 2 = 10B
           

通过上述操作，可以从GPIOMode_TypeDef枚举类型的变量中得到配置具体输入、输出所需要的寄存器参数。

而之所以将GPIOMode_TypeDef类型变量的低四位后两位空出来（怎么看出来后两位空出来了呢？是因为该变量的低四位是0/4/8/C，后两位都是0），是为了在程序中与GPIOSpeed_TypeDef类型变量相或，最终得到以4位为单位的CRL/CRH寄存器配置参数。

GPIOMode_TypeDef类型变量的第5位表示输入还是输出。

#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 */
           

以上是GPIO_Pin的宏定义。

下面是GPIO_Init函数的详细注释，

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
{
  uint32_t currentmode = 0x00, currentpin = 0x00, pinpos = 0x00, pos = 0x00;
  uint32_t tmpreg = 0x00, pinmask = 0x00;
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));
  assert_param(IS_GPIO_MODE(GPIO_InitStruct->GPIO_Mode));
  assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_InitStruct->GPIO_Pin));  
  
/*---------------------------- GPIO Mode Configuration -----------------------*/
  //此处只取 GPIO_Mode 的低四位，GPIO_Mode 低四位代表了输入或输出的具体模式
  currentmode = ((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x0F);
  if ((((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x10)) != 0x00)//在这里获取GPIO的工作速度  因此GPIO_Mode的第5位代表了是输入还是输出，判断为输出时才设定工作速度
  { 
    //GPIO_Mode第5位为1，说明是输出模式，现在设置工作速度
    /* Check the parameters */
    assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_InitStruct->GPIO_Speed));
    /* Output mode */
    //在此，currentmode已经是可以写入的寄存器参数了
    currentmode |= (uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Speed;
  }
/*---------------------------- GPIO CRL Configuration ------------------------*/
  /* Configure the eight low port pins */
  //下面确定currentmode具体写入到哪一个GPIO口的配置位中
  if (((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Pin & ((uint32_t)0x00FF)) != 0x00)//判断需要设置的GPIO是不是0-7
  {
    tmpreg = GPIOx->CRL;//将CRL寄存器值读出
    for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++)
    {
      pos = ((uint32_t)0x01) << pinpos;
      /* Get the port pins position */
      currentpin = (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos;//  得到当前正在配置的Pin  并且确保本次操作只有一个Pin需要配置
      if (currentpin == pos)
      {
        pos = pinpos << 2;//右移两位相当于位数乘4，每一个GPIO口的配置占位4个，所以GPIO n的最低配置位就是 nx4
        /* Clear the corresponding low control register bits */
        pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;//获取对应配置位的掩码
        tmpreg &= ~pinmask;//清除对应配置位
        /* Write the mode configuration in the corresponding bits */
        tmpreg |= (currentmode << pos);//将currentmode写入临时寄存器值中
        /* Reset the corresponding ODR bit */
        if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD)
        {
          GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);
        }
        else
        {
          /* Set the corresponding ODR bit */
          if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU)
          {
            GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);
          }
        }
      }
    }
    GPIOx->CRL = tmpreg;//更新寄存器值
  }
/*---------------------------- GPIO CRH Configuration ------------------------*/
  /* Configure the eight high port pins */
  if (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin > 0x00FF)//判断需要配置的脚是否大于7
  {
    tmpreg = GPIOx->CRH;
    for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++)
    {
      pos = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
      /* Get the port pins position */
      currentpin = ((GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos);
      if (currentpin == pos)
      {
        pos = pinpos << 2;
        /* Clear the corresponding high control register bits */
        pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;
        tmpreg &= ~pinmask;
        /* Write the mode configuration in the corresponding bits */
        tmpreg |= (currentmode << pos);
        /* Reset the corresponding ODR bit */
        if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD)
        {
          GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
        }
        /* Set the corresponding ODR bit */
        if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU)
        {
          GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
        }
      }
    }
    GPIOx->CRH = tmpreg;
  }
}