STM32 GPIO配置寄存器（CRL、CRH）入门指南

一路上

1、前言

STM32的GPIO模块中寄存器的概述，总共有5种类型的寄存器。 这里需要了解的是GPIO模块的port和pin的概念。 其中寄存器名称中GPIOx的x表示不同的GPIO端口port，比如STM32芯片支持的port可以从A到I，GPIOA，GPIOB就表示了不同的端口； pin就是不同的port下支持的引脚，比如GPIOA下的引脚数从pin0到pin15。 因此port就是pin的集合，不同的port都有它自己的如下图列出来的寄存器。

使用STM32的时候配置GPIO是最常见的操作，可以使用比较简单明白的库函数配置，但很繁杂。使用寄存器的方式可以快速配置，对于同一个IO口的输入输出都需要使用到的时候，比如IIC通讯的SDA接口就是要输出和检测输入。

我们在很多工程都能看到比如下面的一些代码：

1. //IO方向设置
   
2. #define SDA_IN()  {GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0;GPIOA->CRL|=8;}
   
3. #define SDA_OUT() {GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0;GPIOA->CRL|=3;}

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代码：GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0;GPIOA->CRL|=8;是什么意思呢？意思很简单就是配置IO的工作模式嘛！至于是怎么来写，我以前一直没弄懂，现在弄懂了记录下来。

2、GPIO的配置寄存器CRL和CRH

STM32的一组GPIO有16个IO口，比如GPIOA这一组，有GPIOA0~GPIOA15一共16个IO口。每一个IO口需要寄存器的4位用来配置工作模式。

那么一组GPIO就需要16×4=64位的寄存器来存放这一组GPIO的工作模式的配置，但STM32的寄存器都是32位的，所以只能使用2个32位的寄存器来存放了。CRL用来存放低八位的IO口（GPIOx0—GPIOx7）的配置，CRH用来存放高八位的IO口（GPIOx8—GPIOx15）的配置。

这两个寄存器的全称是：端口配置低寄存器(GPIOx_CRL) (x=A…E) 和 端口配置高寄存器(GPIOx_CRH) (x=A…E)

也就是每一组GPIO都有两个32位的寄存器是用来配置IO口的工作模式的。

我们都清楚STM32的GPIO有八种工作模式，4个二进制数可以组合出16种情况，而我们只需要8种就行了。至于4位数怎么组合是什么工作模式，我们看附件的手册。

3、工作模式的配置

我们直接看手册的说明：

可以看出，4位中又分为了CNFy和MODEy（y表示这组GPIO的第几个IO口），现在我们分析这两个的作用。

MODEy：

1. 00：输入模式(复位后的状态)
   
2. 01：输出模式，最大速度10MHz
   
3. 10：输出模式，最大速度2MHz
   
4. 11：输出模式，最大速度50MHz

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可以看出MODEy是用来配置是输出还是输入模式的。一般是使用00和11这两种情况。00是输入模式，11是输出模式。

CNFy：

1. 在输入模式(MODE[1:0]=00)：
   
2. 00：模拟输入模式
   
3. 01：浮空输入模式(复位后的状态)
   
4. 10：上拉/下拉输入模式
   
5. 11：保留
   
6. 在输出模式(MODE[1:0]>00)：
   
7. 00：通用推挽输出模式
   
8. 01：通用开漏输出模式
   
9. 10：复用功能推挽输出模式
   
10. 11：复用功能开漏输出模式

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这些就是CNFy的配置，配置具体的工作模式。配合MODEy就可以配置出所有的工作模式了。
比如我需要配置上拉输入模式，那么4位寄存器的配置就是CNFy【10】MODEy【00】：1000换成十进制数就是8。

1. GPIOA->CRL&=0XFFFFFFF0;GPIOA->CRL|=8;

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所以这段代码的意思就是将GPIOA0配置成上拉（下拉）输入模式。

4、配置代码的解析

如果 需要将GPIOB9配置成上拉（下拉）输入模式，它的代码是：

1. GPIOB->CRH&=0XFFFFFF0F;GPIOB->CRH|=8<<4;

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这里增加了一点代码：<<4

如果想弄清楚，我们需要从前面开始：

（1）：GPIOB->CRH的意思是GPIOB配置寄存器的高八位CRH，这个寄存器有32位，划分成了八部分，每部分有4位。

第一部分是配置GPIOB8的，第二部分是配置GPIOB9，以此类推。那么就是说CRH的0-3位是用来配置GPIOB8的，CRH的4-7位是用来配置GPIOB9的，以此类推。

（2）：GPIOB->CRH&=0XFFFFFF0F; 我们知道&是按位与操作，那么这个语句的意思就很清楚了，用0XFFFFFF0F（化成二进制是32位）和CRH进行与操作，这一句代码的结果是CRH的4-7位变成0，其他位的数据不变，这个是&语句的特性。

（3）：GPIOB->CRH|=8<<4; 这个语句的意思和上面的是差不多的，只是现在是进行按位或操作，如果我们将8换成0x00000008就很明白了：GPIOB->CRH|=0x00000008<<4

那么我们将0x00000008左移4位也就是：0x00000008<<4变成0x00000080，我们就可以将8（1000也就是上拉（下拉）输入模式的配置）移动4-7位了。这样就对应了CRH的4-7位，按照**|**按位或运行的特性可以很清楚知道，我们将CRH的4-7位变成了8（1000）。也就是将GPIOB9配置成了上拉（下拉）输入模式。

5、结语

GPIO寄存器（CRL、CRH）配置的使用内容已经介绍完了，更多内容请看：详解GPIO工作原理和八种模式、非常实用一键开关机电路设计、GPIO就是芯片上的一根干啥都行的引脚。