Регистры GPIO STM32F4

Регистры портов GPIOA…GPIOK STM32F4: режим, тип выхода, скорость и подтяжка в MODER, OTYPER, OSPEEDR и PUPDR, альтернативные функции AF0–AF15 в AFRL и AFRH, входы, выходы и атомарный BSRR.

Содержание

Регистры блока
Конструктор
GPIOx_MODER
GPIOx_OTYPER
GPIOx_OSPEEDR
GPIOx_PUPDR
GPIOx_IDR
GPIOx_ODR
GPIOx_BSRR
GPIOx_LCKR
GPIOx_AFRL
GPIOx_AFRH

У STM32F4 настройки вывода разнесены по отдельным регистрам: MODER выбирает вход, выход, альтернативную функцию или аналоговый режим, OTYPER — двухтактный выход или открытый сток, OSPEEDR — скорость выходного каскада, PUPDR — подтяжку вверх или вниз. Номер альтернативной функции (AF0–AF15) для выводов 0–7 задаёт регистр AFRL, для выводов 8–15 — AFRH; в CMSIS они доступны как AFR[0] и AFR[1].

После сброса почти все выводы — входы без подтяжки. Исключение — выводы отладчика: значения MODER, OSPEEDR и PUPDR для портов A и B после сброса не нулевые (RM0090, раздел 8.4), потому что PA13, PA14, PA15, PB3 и PB4 работают как JTAG и SWD. Тактирование порта включается битом GPIOxEN в регистре RCC_AHB1ENR.

Регистры GPIO у STM32F4 доступны байтами, полусловами и словами. Для атомарного изменения выходов служит BSRR: младшие 16 бит устанавливают выводы, старшие сбрасывают.

Экземпляр	Базовый адрес	Есть у
GPIOA	0x4002 0000	всех
GPIOB	0x4002 0400	всех
GPIOC	0x4002 0800	всех
GPIOD	0x4002 0C00	всех
GPIOE	0x4002 1000	всех
GPIOF	0x4002 1400	всех
GPIOG	0x4002 1800	всех
GPIOH	0x4002 1C00	всех
GPIOI	0x4002 2000	всех
GPIOJ	0x4002 2400	STM32F427, STM32F429, STM32F437, STM32F439
GPIOK	0x4002 2800	STM32F427, STM32F429, STM32F437, STM32F439

Регистры блока

Регистр	Смещение	Назначение	После сброса
GPIOx_MODER	0x00	Режим выводов	0xA800 0000 (у порта A; у порта B — 0x0000 0280, у остальных — 0x0000 0000)
GPIOx_OTYPER	0x04	Тип выходов	0x0000 0000
GPIOx_OSPEEDR	0x08	Скорость выходов	0x0C00 0000 (у порта A; у порта B — 0x0000 00C0, у остальных — 0x0000 0000)
GPIOx_PUPDR	0x0C	Подтяжка вверх и вниз	0x6400 0000 (у порта A; у порта B — 0x0000 0100, у остальных — 0x0000 0000)
GPIOx_IDR	0x10	Входные данные порта	0x0000 XXXX (X — не определено)
GPIOx_ODR	0x14	Выходные данные порта	0x0000 0000
GPIOx_BSRR	0x18	Атомарная установка и сброс выходов	0x0000 0000
GPIOx_LCKR	0x1C	Блокировка настроек выводов	0x0000 0000
GPIOx_AFRL	0x20	Альтернативные функции выводов 0–7 (AFRL)	0x0000 0000
GPIOx_AFRH	0x24	Альтернативные функции выводов 8–15 (AFRH)	0x0000 0000

Конструктор значения

Выберите регистр и значения полей — конструктор покажет 32-битное значение и строку на C с макросами CMSIS. Поля, которые вы не меняете, берутся из значения после сброса.

РегистрЭкземпляр

MODER15 [31:30]Режим вывода 15MODER14 [29:28]Режим вывода 14MODER13 [27:26]Режим вывода 13MODER12 [25:24]Режим вывода 12MODER11 [23:22]Режим вывода 11MODER10 [21:20]Режим вывода 10MODER9 [19:18]Режим вывода 9MODER8 [17:16]Режим вывода 8MODER7 [15:14]Режим вывода 7MODER6 [13:12]Режим вывода 6MODER5 [11:10]Режим вывода 5MODER4 [9:8]Режим вывода 4MODER3 [7:6]Режим вывода 3MODER2 [5:4]Режим вывода 2MODER1 [3:2]Режим вывода 1MODER0 [1:0]Режим вывода 0

Значение: 0xA8000000

1010 1000 0000 0000 0000 0000 0000 0000

GPIOA->MODER = 0xA8000000;

GPIOx_MODER — режим выводов

Смещение 0x00, 32 бит, после сброса 0xA800 0000 (у порта A; у порта B — 0x0000 0280, у остальных — 0x0000 0000). В коде: GPIOA->MODER.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
MODER15		MODER14		MODER13		MODER12		MODER11		MODER10		MODER9		MODER8
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
MODER7		MODER6		MODER5		MODER4		MODER3		MODER2		MODER1		MODER0

MODER0–MODER15 (по 2 бита на каждый y, положение — на карте битов) — Режим вывода y.
MODERy Значение
00 Вход (после сброса)
01 Выход общего назначения
10 Альтернативная функция
11 Аналоговый режим

MODERy	Значение
00	Вход (после сброса)
01	Выход общего назначения
10	Альтернативная функция
11	Аналоговый режим

GPIOx_OTYPER — тип выходов

Смещение 0x04, 32 бит, после сброса 0x0000 0000. В коде: GPIOA->OTYPER.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
—
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
OT15	OT14	OT13	OT12	OT11	OT10	OT9	OT8	OT7	OT6	OT5	OT4	OT3	OT2	OT1	OT0

OT0–OT15 (по биту на каждый y, положение — на карте битов) — Тип выхода вывода y.
OTy Значение
0 Двухтактный выход (после сброса)
1 Открытый сток

OTy	Значение
0	Двухтактный выход (после сброса)
1	Открытый сток

GPIOx_OSPEEDR — скорость выходов

Смещение 0x08, 32 бит, после сброса 0x0C00 0000 (у порта A; у порта B — 0x0000 00C0, у остальных — 0x0000 0000). В коде: GPIOA->OSPEEDR.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
OSPEED15		OSPEED14		OSPEED13		OSPEED12		OSPEED11		OSPEED10		OSPEED9		OSPEED8
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
OSPEED7		OSPEED6		OSPEED5		OSPEED4		OSPEED3		OSPEED2		OSPEED1		OSPEED0

OSPEED0–OSPEED15 (по 2 бита на каждый y, положение — на карте битов) — Скорость выхода вывода y.
OSPEEDy Значение
00 Низкая скорость
01 Средняя
10 Высокая
11 Очень высокая

OSPEEDy	Значение
00	Низкая скорость
01	Средняя
10	Высокая
11	Очень высокая

GPIOx_PUPDR — подтяжка вверх и вниз

Смещение 0x0C, 32 бит, после сброса 0x6400 0000 (у порта A; у порта B — 0x0000 0100, у остальных — 0x0000 0000). В коде: GPIOA->PUPDR.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
PUPD15		PUPD14		PUPD13		PUPD12		PUPD11		PUPD10		PUPD9		PUPD8
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
PUPD7		PUPD6		PUPD5		PUPD4		PUPD3		PUPD2		PUPD1		PUPD0

PUPD0–PUPD15 (по 2 бита на каждый y, положение — на карте битов) — Подтяжка вывода y.
PUPDy Значение
00 Без подтяжки
01 Подтяжка вверх
10 Подтяжка вниз
11 Зарезервировано

PUPDy	Значение
00	Без подтяжки
01	Подтяжка вверх
10	Подтяжка вниз
11	Зарезервировано

GPIOx_IDR — входные данные порта

Смещение 0x10, 32 бит, после сброса 0x0000 XXXX (X — не определено). В коде: GPIOA->IDR.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
—
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
ID15	ID14	ID13	ID12	ID11	ID10	ID9	ID8	ID7	ID6	ID5	ID4	ID3	ID2	ID1	ID0

ID0–ID15 (по биту на каждый y, положение — на карте битов) — Уровень на входе вывода y (только чтение).

GPIOx_ODR — выходные данные порта

Смещение 0x14, 32 бит, после сброса 0x0000 0000. В коде: GPIOA->ODR.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
—
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
OD15	OD14	OD13	OD12	OD11	OD10	OD9	OD8	OD7	OD6	OD5	OD4	OD3	OD2	OD1	OD0

OD0–OD15 (по биту на каждый y, положение — на карте битов) — Уровень на выходе вывода y.

GPIOx_BSRR — атомарная установка и сброс выходов

Смещение 0x18, 32 бит, после сброса 0x0000 0000. В коде: GPIOA->BSRR.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
BR15	BR14	BR13	BR12	BR11	BR10	BR9	BR8	BR7	BR6	BR5	BR4	BR3	BR2	BR1	BR0
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
BS15	BS14	BS13	BS12	BS11	BS10	BS9	BS8	BS7	BS6	BS5	BS4	BS3	BS2	BS1	BS0

BR2–BR15 (по биту на каждый y, положение — на карте битов) — Сброс выхода y: запись 1 сбрасывает бит ODR, 0 — без действия.
BR1 (бит 17) — Сброс выхода 1: запись 1 сбрасывает бит ODR, 0 — без действия.
BR0 (бит 16) — Сброс выхода 0: запись 1 сбрасывает бит ODR, 0 — без действия.
BS2–BS15 (по биту на каждый y, положение — на карте битов) — Установка выхода y: запись 1 устанавливает бит ODR, 0 — без действия.
BS1 (бит 1) — Установка выхода 1: запись 1 устанавливает бит ODR, 0 — без действия.
BS0 (бит 0) — Установка выхода 0: запись 1 устанавливает бит ODR, 0 — без действия.

GPIOx_LCKR — блокировка настроек выводов

Смещение 0x1C, 32 бит, после сброса 0x0000 0000. В коде: GPIOA->LCKR.

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
—															LCKK
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
LCK15	LCK14	LCK13	LCK12	LCK11	LCK10	LCK9	LCK8	LCK7	LCK6	LCK5	LCK4	LCK3	LCK2	LCK1	LCK0

LCKK (бит 16) — Ключ блокировки: последовательность записи 1, 0, 1 и чтения фиксирует биты LCK.
LCK0–LCK15 (по биту на каждый y, положение — на карте битов) — Блокировка настроек вывода y до следующего сброса.

GPIOx_AFRL — альтернативные функции выводов 0–7 (AFRL)

Смещение 0x20, 32 бит, после сброса 0x0000 0000. В коде: GPIOA->AFR[0].

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
AFSEL7				AFSEL6				AFSEL5				AFSEL4
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
AFSEL3				AFSEL2				AFSEL1				AFSEL0

AFSEL1–AFSEL7 (по 4 бита на каждый y, положение — на карте битов) — Номер альтернативной функции вывода y (AF0–AF15).
AFSEL0 (биты 3:0) — Номер альтернативной функции вывода 0 (AF0–AF15).

GPIOx_AFRH — альтернативные функции выводов 8–15 (AFRH)

Смещение 0x24, 32 бит, после сброса 0x0000 0000. В коде: GPIOA->AFR[1].

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
AFSEL15				AFSEL14				AFSEL13				AFSEL12
15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
AFSEL11				AFSEL10				AFSEL9				AFSEL8

AFSEL15 (биты 31:28) — Номер альтернативной функции вывода 15 (AF0–AF15).
AFSEL8–AFSEL14 (по 4 бита на каждый y, положение — на карте битов) — Номер альтернативной функции вывода y (AF0–AF15).

Частые вопросы

Как настроить вывод PA5 на выход в STM32F4?

Включите тактирование: RCC->AHB1ENR |= RCC_AHB1ENR_GPIOAEN. Затем запишите в поле MODER5 значение 01: GPIOA->MODER = (GPIOA->MODER & ~GPIO_MODER_MODER5) | GPIO_MODER_MODER5_0. По умолчанию выход двухтактный (OTYPER = 0) и самый медленный (OSPEEDR = 00) — для светодиода этого достаточно.

Как выбрать альтернативную функцию вывода?

Переведите вывод в режим альтернативной функции (MODER = 10) и запишите номер AF в 4 бита вывода в AFRL (выводы 0–7) или AFRH (8–15). Например, USART2_TX на PA2 — это AF7: GPIOA->AFR[0] |= 7 << GPIO_AFRL_AFSEL2_Pos. Номер AF для каждой функции — в таблице альтернативных функций даташита и на странице распиновки атласа.

Почему после сброса GPIOA->MODER равен 0xA800 0000?

Выводы PA13, PA14 и PA15 после сброса работают как SWDIO, SWCLK и JTDI — режим альтернативной функции (10). Если переписать MODER порта A целиком нулями, отладчик потеряет связь с микроконтроллером.

Источники

STMicroelectronics. RM0090: Reference manual (Rev 22) — раздел 8.4: описание регистров, назначение полей и значения после сброса
STMicroelectronics. cmsis-device-f4 v2.6.11: заголовки CMSIS stm32f405xx.h, stm32f407xx.h, stm32f415xx.h, stm32f417xx.h, stm32f427xx.h, stm32f429xx.h, stm32f437xx.h, stm32f439xx.h — структуры периферии, смещения, адреса экземпляров и макросы полей; лицензия Apache-2.0

Нашли ошибку в регистрах?