阅读前提示： 我们使用的板子是正点原子的ALIENTEK精英STM32F103。本文使用固件库进行编程，因为使用固件库编程较为方便，且阅读程序也较易理解。

零、GPIO简介及其库函数

1. GPIO简介

7组IO口（具体地址可见头文件stm32f10x.h）： GPIOA ~ GPIOG。每组IO口可控制7个寄存器，这7个寄存器可控制一组GPIO的16个IO口：

  • GPIOx_CRL:端口配置低寄存器
  • GPIOx_CRH:端口配置高寄存器
  • GPIOx_IDR:端口输入寄存器
  • GPIOx_ODR:端口输出寄存器
  • GPIOx_BSRR:端口位设置/清除寄存器
  • GPIOx_BRR:端口位清除寄存器
  • GPIOx_LCKR:端口配置锁存寄存器

16个管脚（GPIO_Pin）（位于头文件stm32f10x_gpio.h）： GPIO_Pin_0 ~ GPIO_Pin_15，若想全部选中则GPIO_Pin_All。

4种输入模式（GPIO_Mode）（位于头文件stm32f10x_gpio.h）：

  • 浮空输入（GPIO_Mode_IN_FLOATING）
  • 上拉输入（GPIO_Mode_IPU）
  • 下拉输入（GPIO_Mode_IPD）
  • 模拟输入（GPIO_Mode_AIN）

4种输出模式（GPIO_Mode）（位于头文件stm32f10x_gpio.h）：

  • 开漏输出（ GPIO_Mode_Out_OD）
  • 复用开漏输出（GPIO_Mode_AF_OD）
  • 推挽输出（GPIO_Mode_Out_PP）
  • 复用推挽输出（GPIO_Mode_AF_PP）

3种最大输出速度（GPIO_Speed）（位于头文件stm32f10x_gpio.h）：

  • GPIO_Speed_2MHz
  • GPIO_Speed_10MHz
  • GPIO_Speed_50MHz

简要介绍常用的输出模式：

推挽输出：
可以输出强高低电平，连接数字器件。

开漏输出：
只可以输出强低电平，高电平得靠外部电阻拉高。输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强（一般20mA以内）

GPIO结构体定义（位于头文件stm32f10x_gpio.h）：

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typedef struct
{
  uint16_t GPIO_Pin;             /* 设置初始化管脚 */

  GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed;  /* 设置输入或输出速度 */

  GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;    /* 设置输入或输出模式 */
}GPIO_InitTypeDef;

2. 与GPIO有关的几个常用库函数

（1）初始化函数：

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void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct);

作用：初始化一个或者多个IO口（同一组）的工作方式和速度。该函数主要是操作GPIO_CRL(CRH)寄存器，在上拉或者下拉的时候有设置BSRR或者BRR寄存器。

（2）读取输入电平函数

读取某个GPIO的输入电平（实际操作的是GPIOx_IDR寄存器）：

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uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

读取某组GPIO的输入电平（实际操作的是GPIOx_IDR寄存器）：

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uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

（3）读取输出电平函数

读取某个GPIO的输出电平（实际操作的是GPIOx_ODR寄存器）：

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uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

读取某组GPIO的输出电平（实际操作的是GPIOx_ODR寄存器）：

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uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);

（4）设置输出电平函数

设置某个IO口输出为高电平（实际操作BSRR寄存器）：

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void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

设置某个IO口输出为低电平（实际操作的BRR寄存器）：

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void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);

不常用的两个函数：

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void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);
void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);
/* 这两个函数不常用，也是用来设置IO口输出电平 */

（5）初始化GPIO口的一般步骤

我们以一段程序为例来说明初始化GPIO口的几个步骤。

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/* 1.定义初始化GPIO结构体 */
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

/* 2.开启GPIO外设的时钟 */
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

/* 3.设置为推挽输出模式 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

/* 4.设置输出速度为50MHz*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

/* 5.选择管脚为5 */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;

/* 6.进行初始化操作 */
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

一、LED跑马灯的实现

本程序实现了两个LED轮流点亮及熄灭的效果。

有关LED的电路图如下所示：

从电路图中可知，当输出IO口电平为低电平时，LED灯亮；当输出IO口电平为高电平时，LED灯灭。

从LED电路图可知，LED0接在PB5，LED1接在PE5。选择的输出模式：推挽输出。

程序如下（本程序包含3个源文件，其中delay.h为正点原子资料盘内自带的头文件，亦可使用51单片机常用的简易延时函数，即循环延时法）：

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/* =====main.c===== */
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"

int main(void)
{
	delay_init();
	LED_Init();
	
	while(1)
	{
		GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
		GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);
		delay_ms(500);
		
		GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
		GPIO_ResetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);
		delay_ms(500);
	}
}


/* =====led.h===== */
//这样的宏定义是为了防止led.c内的函数被重复声明
#ifndef __LED_H
#define __LED_H

void LED_Init(void);

#endif


/* =====led.c===== */
#include "led.h"
#include "stm32f10x.h"

//当函数参数为空时，写上void是很不错的习惯
void LED_Init(void)
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	/* 开启使能IO口时钟 */
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);
	//也可以写成：RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
	// “|”为或运算符
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
	GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5);
	
}

二、蜂鸣器循环响灭

有关蜂鸣器的电路图如下所示：

从电路图中可知，当输出IO口电平为低电平时，三极管处于截止状态，蜂鸣器不响；当输出IO口电平为高电平时，三极管处于放大状态，蜂鸣器响。BEEP接在PB8。

程序如下：

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/* =====main.c===== */
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "beep.h"

int main(void)
{	
	Beep_Init();
	delay_init();
	while(1)
	{
		GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8);
		delay_ms(500);
		GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8);
		delay_ms(500);
	}
}


/* =====beep.h===== */
#ifndef __BEEP_H
#define __BEEP_H

void Beep_Init(void);

#endif


/* =====beep.c===== */
#include "stm32f10x.h"
#include "beep.h"

void Beep_Init()
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8);
}

三、蜂鸣器和LED灯循环

本程序实现了蜂鸣器与两个LED轮流工作的效果。前500ms，LED1和BEEP工作，后500ms，仅LED0工作。

为方便程序阅读，我们将设置高低电平的函数封装成宏。程序如下：

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/* =====main.c===== */
#include "stm32f10x.h"
#include "delay.h"
#include "beep.h"
#include "led.h"

int main(void)
{	
	LED_Init();
	Beep_Init();
	delay_init();
	while(1)
	{
		BEEP_ON;
		LED0_OFF;
		LED1_ON;
		delay_ms(500);
		
		BEEP_OFF;
		LED0_ON;
		LED1_OFF;
		delay_ms(500);
	}
}


/* =====led.h===== */
#ifndef __LED_H
#define __LED_H

#define LED0_OFF GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5)
#define LED0_ON GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_5)
#define LED1_OFF GPIO_SetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5)
#define LED1_ON GPIO_ResetBits(GPIOE, GPIO_Pin_5)

void LED_Init(void);

#endif


/* =====led.c===== */
#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"

void LED_Init()
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOE, ENABLE);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);
	
	LED0_OFF;
	LED1_OFF;
}


/* =====beep.h===== */
#ifndef __BEEP_H
#define __BEEP_H

#define BEEP_ON GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8)
#define BEEP_OFF GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_8)

void Beep_Init(void);

#endif



/* =====beep.c===== */
#include "stm32f10x.h"
#include "beep.h"

void Beep_Init()
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	
	GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
	BEEP_OFF;
}