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端口复用功能

端口重映射

哪些情况需要开启AFIO辅助功能时钟?


端口复用功能

         STM32 有很多的内置外设,这些外设的外部引脚都是与 GPIO 复用的。也就是说,一个 GPIO如果可以复用为内置外设的功能引脚,那么当这个 GPIO 作为内置外设使用的时候,就叫做复用。这部分知识在《STM32 中文参考手册 V10》的 P109, P116~P121 有详细的讲解哪些 GPIO 管脚是可以复用为哪些内置外设的。

         MCU 都有串口, STM32 有好几个串口。比如说 STM32F103ZET6 有 5 个串口,我们可以查手册知道,串口 1 的引脚对应的 IO 为 PA9,PA10。PA9, PA10 默认功能是 GPIO, 所以当PA9,PA10 引脚作为串口 1 的 TX,RX 引脚使用的时候,那就是端口复用。

        

表1 串口复用

         复用端口初始化有几个步骤:
1) GPIO 端口时钟使能。要使用到端口复用,当然要使能端口的时钟了。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

2) 复用的外设时钟使能。比如你要将端口 PA9,PA10 复用为串口,所以要使能串口时钟。

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

3) 端口模式配置。 在 IO 复用位内置外设功能引脚的时候,必须设置 GPIO 端口的模式,至于在复用功能下 GPIO 的模式是怎么对应的,这个可以查看手册《STM32 中文参考手册 V10》P110 的表格“8.1.11 外设的 GPIO 配置”。这里我们拿 Usart1 举例:
 

图2 串口复用 GPIO 配置

        从表格中可以看出,我们要配置全双工的串口 1,那么 TX 管脚需要配置为推挽复用输出, RX 管脚配置为浮空输入或者带上拉输入。

        

//USART1_TX PA.9 复用推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9; //PA.9
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP; //复用推挽输出
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
//USART1_RX PA.10 浮空输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_10;//PA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;//浮空输入
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

        上面代码的含义在我们的第一个实验学完之后大家自然会了解,这里只是做个概括。所以,我们在使用复用功能的是时候,最少要使能 2 个时钟:

1) GPIO 时钟使能

2) 复用的外设时钟使能

 同时要初始化 GPIO 以及复用外设功能


端口重映射

        为了使不同器件封装的外设 IO 功能数量达到最优,可以把一些复用功能重新映射到其他一些引脚上。 STM32 中有很多内置外设的输入输出引脚都具有重映射(remap)的功能。 我们知道每个内置外设都有若干个输入输出引脚,一般这些引脚的输出端口都是固定不变的,为了让设计工程师可以更好地安排引脚的走向和功能,在 STM32 中引入了外设引脚重映射的概念,即一个外设的引脚除了具有默认的端口外,还可以通过设置重映射寄存器的方式,把这个外设的引脚映射到其它的端口。
        简单的讲就是把管脚的外设功能映射到另一个管脚,但不是可以随便映射的,具体对应关系《STM32 中文参考手册 V10》的 P116 页“8.3 复用功能和调试配置”有讲解。这里我们同样拿串口 1 为例来讲解。

图3 串口重映射管脚表

        上图3是截取的中文参考手册中的重映射表,从表中可以看出,默认情况下,串口 1 复用的时候的引脚位 PA9,PA10,同时我们可以将 TX 和 RX 重新映射到管脚 PB6 和 PB7 上面去。
        所以重映射我们同样要使能复用功能的时候讲解的 2 个时钟外,还要使能 AFIO 功能时钟,然后要调用重映射函数。 详细步骤为:
1) 使能 GPIOB 时钟:

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

2)使能串口1时钟:

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);

3)使能AFIO时钟:

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);

4)开启重映射:

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART1, ENABLE);

        这样就将串口的TX和RX重映射到管脚PB6和PB7上面了。至于有哪些功能可以重映射,大家除了查看中文参考手册之外,还可以从GPIO_PinRemapConfig函数入手查看第一个入口参数的取值范围可以得知。在stm32f10x_gpio.h文件中定义了取值范围为下面宏定义的标识符,这里我们贴一小部分:   

#define GPIO_Remap_SPI1      ((uint32_t)0x00000001)
#define GPIO_Remap_I2C1      ((uint32_t)0x00000002)
#define GPIO_Remap_USART1    ((uint32_t)0x00000004)
#define GPIO_Remap_USART2    ((uint32_t)0x00000008)
#define GPIO_PartialRemap_USART3    ((uint32_t)0x00140010)
#define GPIO_FullRemap_USART3       ((uint32_t)0x00140030)

        从上面可以看出,USART1只有一种重映射,而对于USART3,存在部分重映射和完全重映射。所谓部分重映射就是部分管脚和默认的是一样的,而部分管脚是重新映射到其他管脚。而完全重映射就是所有管脚都重新映射到其他管脚。看看手册中的USART3重映射表:

图 4 USART3 重映射管脚对应表

         部分重映射就是 PB10,PB11,PB12 重映射到 PC10,PC11, PC12 上。而 PB13 和 PB14 和没有重映射情况是一样的,都是 USART3_CTS 和 USART3_RTS 对应管脚。 完全重映射就是将这两个脚重新映射到 PD11 和 PD12 上去。 我们要使用 USART3 的部分重映射,我们调用函数方法为:

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_USART3, ENABLE);

哪些情况需要开启AFIO辅助功能时钟?

        对于寄存器AFIO_MAPR,AFIO_EXTICRX和AFIO_EVCR进行读写操作前,应当首先打开AFIO时钟。

  • AFIO_MAPR:配置复用功能重映射
  • AFIO_EXTICRX:配置外部中断线映射
  • AFIO_EVCR:配置EVENTOUT事件输出

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