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1.GPIO

news 2026/6/29 18:34:35

1. GPIO介绍

GPIO 是 “General-Purpose Input/Output” 的缩写，即通用输入 / 输出接口，是嵌入式系统（如单片机、MCU）中最基础的硬件接口之一。

核心特点

通用性：可灵活配置为 “输入” 或 “输出” 模式，适配不同场景；
可编程：通过寄存器或软件（如 STM32CubeMX）设置其工作模式、电平状态等；
基础功能载体：是连接外部硬件（如按键、LED、传感器）的 “桥梁”。

STM32H743IIT6 芯片是 176 脚的芯片，它的 IO 口总共有 140 个，IO 分组为 8 组，分别是 GPIOA-GPIOH。这里 GPIOA-GPIOH，16*8=128个 IO口。

2.STM32H743 GPIO功能

GPIO有八种工作模式，分别是：
1、输入浮空
2、输入上拉
3、输入下拉
4、模拟
5、开漏输出
6、推挽输出
7、开漏式复用功能
8、推挽式复用功能

3.GPIO基本结构

见《STM32H7xx参考手册》

4.寄存器

单片机的外设（GPIO、UART、ADC、定时器等）本质是由一组寄存器（控制寄存器、数据寄存器、状态寄存器等）定义的：

比如控制 GPIO 输出高电平，最终是向ODR寄存器的对应位写入 1；
配置 UART 波特率，最终是修改BRR寄存器的分频值；
读取 ADC 采样值，最终是读取DR寄存器的数值。

结论：无论上层如何封装，外设的硬件行为最终都由寄存器的数值决定，这是单片机硬件的核心逻辑。

所以，熟悉任何一个外设，都要熟悉其寄存器。

STM32H7每组（这里是 A~H）通用 GPIO 口有 10个 32 位寄存器控制，包括：
4 个 32 位配置寄存器（MODER、OTYPER、OSPEEDR 和 PUPDR）
2 个 32 位数据寄存器（IDR 和 ODR）
1 个 32 位置位/复位寄存器 (BSRR)
1 个 32 位锁定寄存器 (LCKR)
2 个 32 位复用功能选择寄存器（AFRH 和 AFRL）

具体每个寄存器什么含义，见《STM32H7xx参考手册》

5.GPIO驱动LED灯亮灭

原理图：

代码：

这里为了调试方便，使用rtthread基本工程。

/* * Copyright (c) 2006-2021, RT-Thread Development Team * * SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 * * Change Logs: * Date Author Notes * 2019-03-05 whj4674672 first version */ #include <rtthread.h> #include <rtdevice.h> #include <board.h> #define LED0_GPIO_PORT GPIOB #define LED0_GPIO_PIN GPIO_PIN_1 #define LED0_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); }while(0) #define LED1_GPIO_PORT GPIOB #define LED1_GPIO_PIN GPIO_PIN_0 #define LED1_GPIO_CLK_ENABLE() do{ __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE(); }while(0) /* LED端口定义 */ #define LED0(x) do{ x ? \ HAL_GPIO_WritePin(LED0_GPIO_PORT, LED0_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \ HAL_GPIO_WritePin(LED0_GPIO_PORT, LED0_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \ }while(0) /* LED0 = RED */ #define LED1(x) do{ x ? \ HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_PORT, LED1_GPIO_PIN, GPIO_PIN_SET) : \ HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_PORT, LED1_GPIO_PIN, GPIO_PIN_RESET); \ }while(0) /* LED1 = GREEN */ /* LED取反定义 */ #define LED0_TOGGLE() do{ HAL_GPIO_TogglePin(LED0_GPIO_PORT, LED0_GPIO_PIN); }while(0) /* LED0 = !LED0 */ #define LED1_TOGGLE() do{ HAL_GPIO_TogglePin(LED1_GPIO_PORT, LED1_GPIO_PIN); }while(0) /* LED1 = !LED1 */ /** * @brief 初始化LED相关IO口, 并使能时钟 * @param 无 * @retval 无 */ void led_gpio_init(void) { GPIO_InitTypeDef gpio_init_struct; LED0_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LED0时钟使能 */ LED1_GPIO_CLK_ENABLE(); /* LED1时钟使能 */ gpio_init_struct.Pin = LED0_GPIO_PIN; /* LED0引脚 */ gpio_init_struct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; /* 推挽输出 */ gpio_init_struct.Pull = GPIO_PULLUP; /* 上拉 */ gpio_init_struct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM; /* 中速 */ HAL_GPIO_Init(LED0_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化LED0引脚 */ gpio_init_struct.Pin = LED1_GPIO_PIN; /* LED1引脚 */ HAL_GPIO_Init(LED1_GPIO_PORT, &gpio_init_struct); /* 初始化LED1引脚 */ LED0(1); /* 关闭 LED0 */ LED1(1); /* 关闭 LED1 */ } int main(void) { led_gpio_init(); while(1) { LED0(0); /* LED0(RED) 亮 */ LED1(1); /* LED1(GREEN) 灭 */ rt_thread_mdelay(500); LED0(1); /* LED0(RED) 灭 */ LED1(0); /* LED1(GREEN) 亮 */ rt_thread_mdelay(500); } }