【stm32f407】IO引脚复用和映射

一.  什么叫管脚复用

STM32F4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。

STM32F4系列微控制器IO引脚通过一个复用器连接到内置外设或模块。该复用器一次只允许一个外设的复用功能（AF）连接到对应的IO口。这样可以确保共用同一个IO引脚的外设之间不会发生冲突。每个IO引脚都有一个复用器，该复用器采用16路复用功能输入（AF0到AF15），可通过GPIOx_AFRL(针对引脚0-7)和GPIOx_AFRH（针对引脚8-15）寄存器对这些输入进行配置，每四位控制一路复用：

1）完成复位后，所有IO都会连接到系统的复用功能0（AF0）。

2）外设的复用功能映射到AF1到AF13。

3）Cortex-M4EVENTOUT映射到AF15。

如图：

上图是针对引脚0-7，对 于引脚8-15，控制寄存器为GPIOx_AFRH。从图中可以看出。当需要使用复用功能的时候，我们配置相应的寄存器GPIOx_AFRL或者GPIOx_AFRH，让对应引脚通过复用器连接到对应的复用功能外设。这里我们列出GPIOx_AFRL寄存器的描述，

GPIOx_AFRH的作用跟GPIOx_AFRL类似，只不过GPIOx_AFRH控制的是一组IO口的高八位，GPIOx_AFRL控制的是一组IO口的低八位

寄存器分别如下：

二.  USART实例讲解

以usart2的TX,RX为例

USART2的TX,RX对应的PIN脚分别为：PD5,PD6

1） 首先,我们要使用IO复用功能外设，必须先打开对应的IO时钟和复用功能外设时钟。

/*使能GPIOD时钟*/

RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOD,ENABLE);

USART2在APB1总线上

/*使能USART2时钟*/

RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_USART2,ENABLE);

这里需要说明一下，官方库提供了五个打开GPIO和外设时钟的函数分别为：

void  RCC_AHB1PeriphClockCmd(uint32_t RCC_AHB1Periph,FunctionalState NewState);

void  RCC_AHB2PeriphClockCmd(uint32_tRCC_AHB2Periph, FunctionalState NewState);

void  RCC_AHB3PeriphClockCmd(uint32_tRCC_AHB3Periph, FunctionalState NewState);

void   RCC_APB1PeriphClockCmd(uint32_tRCC_APB1Periph, FunctionalState NewState);

void  RCC_APB2PeriphClockCmd(uint32_tRCC_APB2Periph, FunctionalState NewState);

这五个函数分别用来打开相应的总线下GPIO和外设时钟。比如我们的串口2是挂载在APB1总线之下，所以我们调用对应的APB1总线下外设时钟使能函数RCC_APB1PeriphClockCmd来使能串口2时钟。对于其他外设我们调用相应的函数即可。

2） 其次，我们在GIPOx_MODER寄存器中将所需IO（对于串口2是PD5,PD6）配置为复用功能（ADC和DAC设置为模拟通道）。

3）再次,我们还需要对IO口的其他参数，例如类型，上拉/下拉以及输出速度。

上面两步，在我们库函数中是通过GPIO_Init函数来实现的，参考代码如下：

/*GPIOD5与GPIOD6初始化*/

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6; 

GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AF;//复用功能

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz;//速度50MHz

GPIO_InitStructure.GPIO_OType= GPIO_OType_PP; //推挽复用输出

GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd= GPIO_PuPd_UP; //上拉

GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure);//初始化PD5，PD6

      4)最后，我们配置GPIOx_AFRL或者GPIOx_AFRH寄存器，将IO连接到所需的AFx。这些步骤对于我们使用库函数来操作的话，是调用的

GPIO_PinAFConfig函数来实现的。具体操作代码如下：

/*PD5连接AF7，复用为USART2_TX */

GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource5,GPIO_AF_USART2);

/* PD6连接AF7,复用为USART2_RX*/

GPIO_PinAFConfig(GPIOD,GPIO_PinSource6,GPIO_AF_USART2);

对于函数GPIO_PinAFConfig函数，入口第一个第二个参数很好理解，可以确定是哪个IO，

对于第三个参数，实际上我们确定了这个IO到底是复用为哪种功能之后，这个参数也很好选择，因为可选的参数在stm32f4xx_gpio.h列出来非常详细，如下