[嵌入式]stm32f103-gpio源码理解

提要：参照野火的stm32f103开发指南，对标准库的构造进行理解：
（1）使用结构体，使用宏，使用枚举
（2）因为参数是可变的，所以针对可变的参数，设计了函数，目的是尽管参数不同，但最终都能配置
相关的寄存器。

//枚举
typedef enum
{ 
  GPIO_Speed_10MHz = 1,
  GPIO_Speed_2MHz, 
  GPIO_Speed_50MHz
}GPIOSpeed_TypeDef;

//结构体
typedef enum
{ GPIO_Mode_AIN = 0x0,
  GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,
  GPIO_Mode_IPD = 0x28,
  GPIO_Mode_IPU = 0x48,
  GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,
  GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,
  GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,
  GPIO_Mode_AF_PP = 0x18
}GPIOMode_TypeDef;

//结构体
typedef struct
{
  uint16_t GPIO_Pin;             

  GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; 

  GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;   
                                     
}GPIO_InitTypeDef;

这个结构体中包含了初始化 GPIO 所需要的信息，包括引脚号、工作模式、输出速率。设计这个结构体的思路是：初始化 GPIO 前，先定义一个这样的结构体变量，根据需要配置 GPIO 的模式，对这个结构体的各个成员进行赋值，然后把这个变量作为“GPIO 初始化函数”的输入参数，该函数能根据这个变量值中的内容去配置寄存器，从而实现 GPIO 的初始化

bit4 用来区分端口是输入还是输出， 0 表示输入， 1 表示输出。

bit2 和 bit3 对应寄存器的 CNFY[1:0]位【】指明输入是什么模式，输出是什么模式【】，是我们真正要写入到 CRL 和 CRH 这两个端口控制寄存器中的值。

bit0 和 bit1 对应寄存器的 MODEY[1:0]位【v】指明是输入模式还是输出模式，指出输出模式时，还指定了输出的速度【0】，这里我们暂不初始化，在 GPIO_Init()初始化函数中用来跟 GPIOSpeed 【v】又是一个枚举变量【0】的值相加即可实现速率的配置。

其中在下拉输入和上拉输入中我们设置 bit5 和 bit6 的值为 01 和 10 来以示区别。

所以使用枚举类型可以对结构体成员起到限定输入的作用，只能输入相应已定义的枚举值。

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

 /* GPIO 端口初始化 */
/*选择要控制的 GPIO 引脚, GPIO_Pin_0是宏定义*/
 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
/*设置引脚模式为输出模式，GPIO_Mode_Out_PP 是枚举变量*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
/*设置引脚的输出类型为推挽输出，GPIO_Mode_Out_PP 是枚举变量*/
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Mode_Out_PP;

接着前面的思路，对初始化结构体赋值后，把它输入到 GPIO 初始化函数，由它来实
现寄存器配置。

void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
{
  uint32_t currentmode = 0x00, currentpin = 0x00, pinpos = 0x00, pos = 0x00;
  uint32_t tmpreg = 0x00, pinmask = 0x00;
  /* Check the parameters */
  assert_param(IS_GPIO_ALL_PERIPH(GPIOx));
  assert_param(IS_GPIO_MODE(GPIO_InitStruct->GPIO_Mode));
  assert_param(IS_GPIO_PIN(GPIO_InitStruct->GPIO_Pin));  
  
/*---------------------------- GPIO Mode Configuration -----------------------*/
  currentmode = ((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x0F);
	
	/*判断是输出模式还是输入模式*/
  if ((((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Mode) & ((uint32_t)0x10)) != 0x00)
  { 
    /* Check the parameters */
    assert_param(IS_GPIO_SPEED(GPIO_InitStruct->GPIO_Speed));
		
    /* Output mode，如果是输出模式，就将输出速度的枚举值与输出模式的值相或，
		那么，bit0,bit1,bit2,bit3的值都确定了，确定了是开漏输出还是推挽输出（bit2和bit3），确定了输出速度（bit0和bit1） */
    currentmode |= (uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Speed;
  }
/*---------------------------- GPIO CRL Configuration ------------------------*/
  /* Configure the eight low port pins*/
	/*-----GPIO CRL 寄存器配置 CRL 寄存器控制着低 8 位 IO- ----*/
 /*配置端口低 8 位，即 Pin0~Pin7 */
  if (((uint32_t)GPIO_InitStruct->GPIO_Pin & ((uint32_t)0x00FF)) != 0x00)/*说明设置了低8位的pin*/
  {
		/*先备份GPIOx->CRL的值，可能先前有别的设置*/
    tmpreg = GPIOx->CRL;
		
    for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++)
    {
      pos = ((uint32_t)0x01) << pinpos;
      /* Get the port pins position */
      currentpin = (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos;
      if (currentpin == pos)
      {
        pos = pinpos << 2;/*pinpos的值左移2位（乘以4），因为寄存器中4个位配置一个引脚*/
        /* Clear the corresponding low control register bits ，先清0*/
        pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;
        tmpreg &= ~pinmask;
        /* Write the mode configuration in the corresponding bits ，后置位*/
        tmpreg |= (currentmode << pos);
        /* Reset the corresponding ODR bit */
        if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD)/*判断是否为下拉输入*/
        {
          GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);/*下拉输入模式，引脚置0，对BRR寄存器写1对引脚置0*/
        }
        else
        {
          /* Set the corresponding ODR bit ,判断是否为上拉输入模式*/
          if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU)
          {
            GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos);/*上拉输入模式，引脚默认置1，对BSRR寄存器写1对引脚置1*/
          }
        }
      }
    }
		/*把前面处理后的暂存值写入到CRL*/
    GPIOx->CRL = tmpreg;
  }
/*---------------------------- GPIO CRH Configuration ------------------------*/
  /* Configure the eight high port pins ，配置端口高8位，Pin8~Pin15*/
  if (GPIO_InitStruct->GPIO_Pin > 0x00FF)
  {
    tmpreg = GPIOx->CRH;/*先备份CRH寄存器的值*/
    for (pinpos = 0x00; pinpos < 0x08; pinpos++)
    {
      pos = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));/*循环，从Pin8开始配对，找出具体的Pin*/
      /* Get the port pins position */
      currentpin = ((GPIO_InitStruct->GPIO_Pin) & pos);
      if (currentpin == pos)
      {
        pos = pinpos << 2;
        /* Clear the corresponding high control register bits */
        pinmask = ((uint32_t)0x0F) << pos;
        tmpreg &= ~pinmask;
        /* Write the mode configuration in the corresponding bits */
        tmpreg |= (currentmode << pos);
        /* Reset the corresponding ODR bit */
        if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD)
        {
          GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
        }
        /* Set the corresponding ODR bit */
        if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU)
        {
          GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << (pinpos + 0x08));
        }
      }
    }
    GPIOx->CRH = tmpreg;/*把前面处理后的暂存值写入到CRH寄存器之中*/
  }
}