使用寄存器编程进行GPIO输出（PA0口输出为例）

在STM32的GPIO编程中，其本质就是通过操作寄存器来进行I/O口的控制，在STM32中，存在着许多外设且每个外设都有其对应的寄存器。

要想进行寄存器操作，首先需要知道寄存器的地址，在STM32参考手册 2.3 存储器映像 中有个寄存器组起始地址表，此处我截取本文所需的寄存器地址信息，在查阅参考手册得知，GPIOA外设是挂载在APB2总线上的，所以我们需要操作APB2外设时钟的使能寄存器以及GPIOA寄存器，操作寄存器的代码形式：*(uint32_t *)(基址+偏移量) = 位操作数。

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配置时钟信号

在STM32中，由于存在许多的外设，操作外设寄存器需要有时钟信号，如果所有外设均默认开启时钟将会造成资源浪费，因此为了能按需控制外设，在操作外设寄存器之前，首先需要进行时钟配置：

查阅手册得知，RCC寄存器基址为 0x40021000，APB2外设时钟使能寄存器偏移地址为 0x18，由于需要开启GPIOA时钟，因此IOPAEN位为1。

方法一：赋值操作，直接对寄存器进行赋值

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*(uint32_t *)(0x40021000 + 0x18) = 4；

方法二：位操作（与或非）

1
*(uint32_t *)(0x40021000 + 0x18) |= (1<<2); // 将寄存器址与0100相与，将第2位置1，其他位不变
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GPIO工作模式配置

在配置完成时钟后，还要先配置GPIO的工作模式，如本次采用GPIOA的PA0进行输出，所以查阅端口配置低位寄存器，如下图，在低寄存器的32位中，每4位对应每一个端口，如需使用PA0端口进行推挽输出操作，则CNF0=00，MODE0=11（这里选择50MHz），即十六进制码为 0x3，所以具体操作代码如下：

方法一：赋值操作，直接对寄存器进行赋值

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// GPIOA寄存器基址为：0x40010800，端口配置低寄存器基址：0x00
*(uint32_t *)(0x40010800 + 0x00) = 0x3；// 如果是配置PA1，则为0x30，PA2则为0x300

方法二：位操作（与或非）

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// 如配置PA0口的工作模式，即操作0~3位，二进制值为0011
*(uint32_t *)(0x40010800 + 0x00) &= ~(1<<3);	//  相与置0
*(uint32_t *)(0x40010800 + 0x00) &= ~(1<<2);	//  相与置0
*(uint32_t *)(0x40010800 + 0x00) |= (1<<1);		//  相或置1
*(uint32_t *)(0x40010800 + 0x00) |= (1<<0);		//  相或置1
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GPIO口输出

在前面进行基本配置后，便可以进行端口输出，对应的端口输出数据寄存器偏移地址为：0xC，基于GPIOA基址：0x40010800，在进行编程时此16位可以十六进制进行赋值，每4位对应十六进制的1位，如：

  • 仅将PA0输出高电平，则为0x1；
  • 仅将PA0输出低电平，则为0xfffe。

方法一：赋值操作，直接对寄存器进行赋值

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*(uint32_t *)(0x40010800 + 0x00) = 0xfffe; // PA0输出低电平

方法二：位操作（与或非）

1
*(uint32_t *)(0x40010800 + 0x00) &= ~(1<<0); // PA0输出低电平

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完整代码

实现PA0和PA1都输出低电平

直接赋值方法

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#include <stdint.h>

int main(void)
{
	// 配置APB2使能时钟
	*(uint32_t *)(0x40021000 + 0x18) = 4; // GPIOA使能
	// 配置GPIO口工作模式
	*(uint32_t *)(0x40010800 + 0x00) = 0x33; // 配置PA0，PA1为推挽输出，速度50MHz
	// GPIO输出
	*(uint32_t *)(0x40010800 + 0x0C) &= ~(1<<0); // PA0和PA1输出低电平
	
	while(1); // 保持运行状态
}

位操作（与或非）

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#include <stdint.h>

int main(void)
{
	// 配置APB2使能时钟
	*(uint32_t *)(0x40021000 + 0x18) |= (1<<2); // 将寄存器址与0100相与，将第2位置1，其他位不变
    
	// 配置GPIO口工作模式，如配置PA0口的工作模式，即操作0~3位，二进制值为0011
	*(uint32_t *)(0x40010800 + 0x00) &= ~(1<<3);	//  相与置0
	*(uint32_t *)(0x40010800 + 0x00) &= ~(1<<2);	//  相与置0
	*(uint32_t *)(0x40010800 + 0x00) |= (1<<1);		//  相或置1
	*(uint32_t *)(0x40010800 + 0x00) |= (1<<0);		//  相或置1
    
	// GPIO输出
	*(uint32_t *)(0x40010800 + 0x0C) = 0xfffC; // PA0和PA1输出低电平
	
	while(1); // 保持运行状态
}

直接赋值：直接对寄存器进行赋值操作，会改变寄存器所有的位，会影响该寄存器的其他外设。

位操作：对寄存器的值进行与、或、非等操作，能精确到寄存器的对应位进行操作，而不影响其他位。