一、GPIO定義

GPIO，即通用輸入輸出端口General Purpose Input Output的縮寫。

GPIO端口可以通過程序配置成輸入端口或輸出端口。

二、GPIO的IO模式

STM8的GPIO口有12種模式設(shè)置，其中輸入4種，輸出8種：

1、GPIO_Mode_In_FL_No_IT浮空輸入無中斷

2、GPIO_Mode_In_PU_No_IT上拉輸入無中斷

3、GPIO_Mode_In_FL_IT浮空輸入有中斷

4、GPIO_Mode_In_PU_IT 上拉輸入有中斷

5、GPIO_Mode_Out_OD_Low_Fast

開漏-輸出低-高速 Output open-drain, low level, 10MHz

6、GPIO_Mode_Out_PP_Low_Fast

推挽-輸出低-高速 Output push-pull, low level, 10MHz

7、GPIO_Mode_Out_OD_Low_Slow

開漏-輸出低-低速 Output open-drain, low level, 2MHz

8、GPIO_Mode_Out_PP_Low_Slow

推挽-輸出低-低速 Output push-pull, low level, 2MHz

9、GPIO_Mode_Out_OD_HiZ_Fast

開漏-輸出高阻-高速 Output open-drain, high-impedance level, 10MHz

10、GPIO_Mode_Out_PP_High_Fast

推挽-輸出高-高速 Output push-pull, high level, 10MHz

11、GPIO_Mode_Out_OD_HiZ_Slow

開漏-輸出高阻-低速 Output open-drain, high-impedance level, 2MHz

12、GPIO_Mode_Out_PP_High_Slow

推挽-輸出高-低速 Output push-pull, high level, 2MHz

或者如下圖所示：

所以我們其實要弄懂的主要是輸入兩種模式（上拉和浮空）以及輸出的兩種模式（推挽和開漏），剩下的只是在這四種模式下根據(jù)參數(shù)設(shè)置不同進一步劃分。

1、上拉輸入模式

所謂上拉模式，即設(shè)置輸入模式時，接一個上拉電阻，大概如下圖所示：

上圖是STM8設(shè)置GPIO為上拉模式時的端口內(nèi)部電路簡圖，R1經(jīng)典取值范圍為30k～80k，典型值為55k。（弱上拉）

注：上拉電阻R越大，上拉作用越小，則為弱上拉；反之，R越小，上拉作用越大，則為強上拉。外部上拉電阻取值經(jīng)驗值為4.7k～10k。

上下兩個二極管起到一個保護電路的作用，防止外部輸入電壓太高或太低。這個保護電路可以將外部過高電壓降到3.8～4.1V，也可以將外部過低電壓抬升到-0.6V，從而保護內(nèi)部電路。

上拉輸入模式可以將不確定的浮空端口信號保持在一個高電平，是最常用的GPIO輸入模式。

1、浮空輸入模式

浮空模式和上拉模式最大的區(qū)別就是沒有上拉電阻：

這種結(jié)構(gòu)的輸入阻抗較高，能最真實地反映外部輸入信號，主要用于ADC（數(shù)模轉(zhuǎn)化）的場合。

1、推挽輸出模式

推挽（PP）輸出模式如下圖所示：

簡單來說，MOS管Q1和Q2，在輸出高低電平時分別起作用。 輸出高電平的時候，Q1導(dǎo)通，Q2截止；輸出低電平的時候，Q1截止，Q2導(dǎo)通?？傊?，Q1與Q2在工作時總是保持在一個導(dǎo)通和另一個截止的狀態(tài)。推挽輸出模式的優(yōu)點是損耗小，效率高。

1、開漏輸出模式

開漏（OD）輸出模式，顧名思義即漏極開路的輸出模式，如下圖所示：

開漏輸出模式和推挽輸出模式最大區(qū)別在于沒有Q1，只能輸出低電平狀態(tài)“0”，而不能直接輸出高電平狀態(tài)“1”。必須外接上拉電阻，才能輸出“1”。這其實跟51單片機的P0口是一樣的。

開漏輸出模式的特點：

（1）開漏模式須外接上拉電阻才能輸出高電平，驅(qū)動電流大多數(shù)是由外部電源經(jīng)過上拉電阻供給，單片機內(nèi)部一般只需要提供極小的柵極控制電流即可。降低單片機功耗。

（2）開漏模式可用于電平信號標準的轉(zhuǎn)換。外部上拉電阻外加的電源電壓可以是5V也可以是3.3V（STM8端口最高可承受5V電壓），開漏結(jié)構(gòu)可以灌入較大電流（20mA），間接實現(xiàn)TTL電平系列或CMOS電平系列的轉(zhuǎn)換。

（3）開漏模式可用于I2C總線，實現(xiàn)“線與”功能。

（4）開漏模式使用外加上拉電阻，則上拉電阻小，上拉作用強，上升沿時間短，速度快；上拉電阻大，上拉作用小，上升沿時間長，速度緩。

注：STM8單片機“真正的”開漏輸出模式內(nèi)部電路：PE1/I2C_SCL與PE2/I2C_SDA（沒有連接VDD的保護二極管）

三、GPIO的寄存器設(shè)置

GPIO的5個寄存器：

1.輸出數(shù)據(jù)寄存器ODR；

2.引腳輸入寄存器IDR；

3.數(shù)據(jù)方向寄存器DDR；

4.控制寄存器CR1；

5.控制寄存器CR2；

模式配置圖，如下圖所示

STM8通過DDR、CR1和CR2三個寄存器來配置不同的輸入輸出模式。用ODR存儲要輸出的信號，用IDR來讀取對應(yīng)端口的信號。以上5種寄存器都是8位，對應(yīng)值STM8每組GPIO對應(yīng)的8個端口（7:0）。

通過寄存器操作GPIO的示例：

int main(void)

{

/*設(shè)置內(nèi)部高速時鐘16M為主時鐘*/

CLK_HSIPrescalerConfig(CLK_PRESCALER_HSIDIV1);

GPIOB->DDR = 0x20;//配置GPIOB的方向寄存器，設(shè)置pin5為輸出模式

GPIOB->CR1 = 0x20;//配置GPIOB_5為推挽輸出

GPIOB->CR2 = 0x00;

while(1)

{

GPIOB->DDR = 0x20;//GPIOB_5輸出高電平，亮

delay();

GPIOB->DDR = 0x00;//GPIOB_5輸出低電平，暗

delay();

}

}

四、GPIO的庫函數(shù)實現(xiàn)。

所謂庫函數(shù)，其實就是官方做的驅(qū)動程序庫，將對寄存器用結(jié)構(gòu)圖一一對應(yīng)并封裝起來，并提供了基本的配置函數(shù)。我們只要使用官方的庫函數(shù)就就可以了，不用再花大力氣研究寄存器的配置。

簡單舉例說明：

GPIO_Init(LED1_PORT,LED1_PIN,GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST );

GPIO_Init這個命令是設(shè)置或者說定義管教模式的，上面這條命令的意思就是LED1代表的管教設(shè)置為推挽輸出模式，初始高電平，高速模式。

注：LED1_PORT和LED1_PIN應(yīng)該在相關(guān)的頭文件或者別處已注釋，如

#define LED1_PIN GPIO_PIN_5

#define LED1_PORT GPIOB

GPIO_WriteLow(LED1_PORT,LED1_PIN);

在LED1這個管腳輸出低電平；

GPIO_WriteHigh(LED1_PORT,LED1_PIN);

在LED1這個管腳輸出高電平；

GPIO_WriteReverse(LED1_PORT,LED1_PIN);

翻轉(zhuǎn)LED1這個管腳的電平狀態(tài)；