Микроконтроллеры
семейства STM32 содержат в своём
составе до семи 16-разрядных портов ввода-вывода c именами от PORTA
до PORTG. В конкретной модели
микроконтроллера без исключений доступны все выводы портов, общее количество
которых зависит от типа корпуса и оговорено в DataSheet на соответствующее подсемейство.
Для включения в работу порта x необходимо предварительно подключить его к шине APB2 установкой соответствующего бита IOPxEN в
регистре разрешения тактирования периферийных блоков RCC_APB2ENR:
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPxEN; // Разрешить тактирование PORTx.
|
Управление портами STM32 осуществляется при помощи наборов из семи 32-разрядных регистров:
GPIOx_CRL, GPIOx_CRH – задают режимы работы каждого из
битов порта в качестве входа или выхода, определяют конфигурацию входных и выходных каскадов.
GPIOx_IDR – входной регистр данных для
чтения физического состояния выводов порта x.
GPIOx_ODR– выходной регистр осуществляет запись данных непосредственно в порт.
GPIOx_BSRR – регистр атомарного сброса и установки битов порта.
GPIOx_BSR – регистр сброса битов порта.
GPIOx_LCKR – регистр блокировки конфигурации выводов.
| §
|
> Режимы работы выводов GPIO | Режимы
работы отдельных выводов определяются комбинацией битов MODEy[1:0] и
CNFy [1:0] регистров GPIOx_CRL и GPIOx_CRH (здесь и далее: x-имя порта, y- номер бита порта). GPIOx_CRL - регистр конфигурации выводов 0...7 порта x:
Структура регистра GPIOx_CRH
аналогична структуре GPIOx_CRL и предназначена для управления режимами работы старших
выводов порта (биты 8...15).
Биты MODEy указанных регистров определяют направление вывода и ограничение
скорости переключения в режиме выхода:
MODEy[1:0] = 00: Режим входа (состояние после сброса);
MODEy[1:0] = 01: Режим выхода, максимальная скорость – 10МГц;
MODEy[1:0] = 10: Режим выхода, максимальная скорость – 2МГц;
MODEy[1:0] = 11: Режим выхода, максимальная скорость – 50МГц.
Биты CNF задают конфигурацию выходных каскадов соответствующих
выводов:
в режиме
входа:
CNFy[1:0] = 00: Аналоговый вход;
CNFy[1:0] = 01: Вход в
третьем состоянии (состояние после сброса);
CNFy[1:0] = 10: Вход с притягивающим
резистором pull-up (если PxODR=1) или pull-down (если PxODR=0);
CNFy[1:0] = 11: Зарезервировано.
в режиме выхода:
CNFy[1:0] = 00: Двухтактный
выход общего назначения;
CNFy[1:0] = 01: Выход с
открытым стоком общего назначения;
CNFy[1:0] = 10: Двухтактный
выход с альтернативной функцией;
CNFy[1:0] = 11: Выход с
открытым стоком с альтернативной функцией.
С целью повышения помехоустойчивости все входные буферы содержат в своём составе
триггеры Шмидта. Часть выводов STM32, снабженных защитными диодами, соединёнными
с общей шиной и шиной питания, помечены в datasheet как FT (5V tolerant) - совместимые с напряжением 5 вольт.
| §
|
> Защита битов конфигурации GPIO |
Для защиты битов в регистрах конфигурации от несанкционированной записи в STM32 предусмотрен регистр блокировки настроек GPIOx_LCKR: GPIOx_LCKR - регистр блокировки настроек вывода порта: Для защиты настроек отдельного вывода
порта необходимо установить соответствующий бит LCKy. После чего осуществить
последовательную запись в разряд LCKK значений "1” - "0” - "1” и две операции чтения регистра LCKR, которые в
случае успешной блокировки дадут для бита LCKK значения "0” и "1” . Защита настроечных битов
сохранит своё действие до очередной перезагрузки микроконтроллера.
Файл определений для периферии микроконтроллеров STM32 stm32f10x.h определяет отдельные группы регистров, объединённые
общим функциональным назначением (в том числе и GPIO), как структуры языка Си, а сами регистры как
элементы данной структуры. Например: GPIOC->BSRR – регистр BSRR установки/сброса
порта GPIOC. Воспользуемся
определениями из файла stm32f10x.h для иллюстрации работы с регистрами
ввода-вывода микроконтроллера STM32F100RB установленного в стартовом наборе STM32DISCOVERY:
#include "stm32F10x.h"
u32 tmp; int main (void)
{
RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPCEN; // Разрешить тактирование PORTC.
GPIOC->CRH |= GPIO_CRH_MODE8; // Вывод светодиода LED4 PC8 на выход.
GPIOC->CRH &=~GPIO_CRH_CNF8; // Двухтактный выход на PC8.
GPIOC->CRH |= GPIO_CRH_MODE9; // Вывод светодиода LED3 PC9 на выход.
GPIOC->CRH &=~GPIO_CRH_CNF9; // Двухтактный выход на PC9.
GPIOA->CRL&=~GPIO_CRL_MODE0; // Кнопка "USER" PA0 - на вход.
// Заблокировать настройки выводов PC8, PC9.
GPIOC->LCKR = GPIO_LCKR_LCK8|GPIO_LCKR_LCK9| GPIO_LCKR_LCKK;
GPIOC->LCKR = GPIO_LCKR_LCK8|GPIO_LCKR_LCK9;
GPIOC->LCKR = GPIO_LCKR_LCK8|GPIO_LCKR_LCK9| GPIO_LCKR_LCKK;
tmp=GPIOC->LCKR; tmp=GPIOC->LCKR; }
|
Для записи и чтения
портов предназначены входной GPIOx_IDR и
выходной GPIOx_ODR
регистры данных. Запись в выходной регистр ODR порта настроенного на вывод осуществляет
установку выходных уровней всех разрядов порта в соответствии с записываемым
значением. Если вывод настроен как вход с подтягивающими резисторами, состояние
соответствующего бита регистра ODR
активирует подтяжку вывода к
шине питания (pull-up, ODR=1) или общей шине микроконтроллера (pull-down, ODR=0). Чтение регистра IDR возвращает значение состояния выводов
микроконтроллера настроенных как входы:
// Если кнопка нажата (PA0=1), установить биты порта C, иначе сбросить.
if (GPIOA->IDR & GPIO_IDR_IDR0) GPIOC->ODR=0xFFFF; else GPIOC->ODR=0x0000;
|
| §
|
> Сброс и установка битов порта | Для атомарного сброса и установки
битов GPIO в микроконтроллерах STM32 предназначен регистр GPIOx_BSRR. Традиционный для архитектуры
ARM способ управления битами регистров
не
требующий применения операции типа "чтение-модификация-запись” позволяет
устанавливать и сбрасывать биты порта простой записью единицы в биты установки BS (BitSet) и сброса BR (BitReset) регистра BSRR. При этом запись в регистр нулевых
битов не оказывает влияния на состояние соответствующих выводов.
GPIOx_BSRR – регистр сброса и установки битов порта:
GPIOC->BSRR=GPIO_BSRR_BS8|GPIO_BSRR_BR9; // Зажечь LED4 (PC8), погасить LED3.
GPIOC->BSRR=GPIO_BSRR_BS9|GPIO_BSRR_BR8; // Зажечь LED3
(PC9), погасить LED4.
|
| §
|
> Альтернативные функции GPIO и их переназначение (remapping) | Практически все внешние цепи
специального назначения STM32
(включая выводы для подключения кварцевых резонаторов, JTAG/SWD и так далее) могут быть разрешены на соответствующих
выводах микроконтроллера, либо отключены от них для возможности их
использования в качестве выводов общего назначения. Выбор альтернативной функции вывода осуществляется
при помощи регистров с префиксом "AFIO_”.
Помимо этого регистры AFIO_ позволяют выбирать несколько вариантов расположения
специальных функций на выводах микроконтроллера. Это в частности относится к
выводам коммуникационных интерфейсов, таймеров (регистры AFIO_MAPR), выводам
внешних прерываний (регистры AFIO_EXTICR) и т. д.
Подробнее смотрите документы "Reference manual” на
соответствующую подгруппу микроконтроллеров.
Проекты к статье:
µVision 4.13a >> STM32GPIO_emcu_uV.rar
IAR ARM 6.0 >> STM32GPIO_emcu_iar.rar
IAR ARM 6.21 >> STM32GPIO_emcu_iar_V6.21.rar
Для управления GPIO STM32 Вы можете применить макросы написанные автором для собственного использования как альтернативу
далеко не оптимальным по мнению многих библиотекам от ST: >> gpio_emcu.h.rar 3. ”STM32F100x4, STM32F100x6,
STM32F100x8, STM32F100xB Data Sheet”. 6. ”Руководство по созданию проектов для STM32DISCOVERY в
MDK-ARM, uVision”.
| 
