Open Drain (漏極開路）與 push-pull(推挽) 介紹

1. Open Drain 輸出為開路，使用時須加上上拉電阻，輸出電壓由外部決定。
   
2. push-pull可以理解為既可以推也可以拉，所以就不需要再加上外部元件了~圖中可以看到當輸出為高電位時，上方 的電晶體導通而下方的關閉，所以輸出為高電位，低電位則兩者相反故無需加上上拉電阻。
   

IDE中的GPIO設定介紹

在STM32CubbeIDE中要設定GPIO相對來的容易~一樣點開.ioc檔可以去對各個腳位去做設定。

在這邊我將PB4-PB8設定為GPIO_Output，首先點選PB4將它設為GPIO_Output，其餘的腳位同樣設定。

接下來點擊左側的SystemCore當中的GPIO再點選腳位，可以設定GPIO的相關功能。這邊介紹一下下方選項的代表意思。

1. GPIO output level: 用來設定腳位的初始輸出為高電位還是低電位
2. GPIO Mode: 這就是前面所提到的Open Drain 與 Push-pull的設定
3. GPIO Pull-up / Pull-down:這選項主要是針對輸入模式，一般如果是輸出選擇no-pull，如果是輸入的話就要看實際應用的默認輸出值是0還是1，假如是輸入0就配置為pull-down，輸入1為pull-up。
4. Maximum output speed:有分為Low、High，主要是控制電壓轉換速率，簡單來說就是方波電壓由波谷上升到波峰的主要時間。
5. User Label :可以自行設定腳位的名稱方便區分。
   
   當設定完成後記得按下Ctrl+S來儲存剛剛所做的設定，這時IDE會自動生成相關的GPIO函數。

GPIO相關函數介紹與暫存器

在透過上方.ioc檔中設定完成後除了相關GPIO函數IDE會自動設定完成外，GPIO的暫存器也會配置好。在STM32當中GPIO有6個暫存器CRL、CRH、IDR、ODR、BRSS、BRR，CRL與CRH主要用來表示GPIO的狀態一共有32bit，這部分會由IDE設置好。
CRL/CRH Register :CRL控制低8位元 CRH則負責控制高8位元

IDR Register:主要控制IO的輸入電位情形，一共有32bit但這邊只使用了低16位，高16位保留。要注意的是這個暫存器只能讀而已~

ODR Register: 主要為控制IO輸出電位情形，同樣一共有32bit只使用低16位，對這個暫存器寫可以直接控制GPIO輸出狀況。(在這裡使用左移的方式會改變暫存器當中所有的值，與BSRR不同的是假設 1<<1 會變成00000011，而ODR則會變成00000010)

BSRR Register:用來做完IO位設置或是清除的暫存器，簡單來說就是用來設置GPIO輸出位是1還是0。如果想如果設置GPIOA_1的值為1，則要對BSRR低16位寫入即可。

GPIOA->BSRR = 1<<1;  //00000001 << 1 = 00000010

同樣的如果想要設置GPIOA_1為0，則往高16位寫入1即可。

GPIOA->BSRR =  1 << (16+1) //00000001 經過左移16+1位後會在bit17

BRR Register:為GPIO清除Register，作用跟上方BSRR的高16位元類似。

上方所說的是直接透過暫存器對GPIO去做操作，那有沒有更好用的方法?當然有!接下來要介紹的是HAL庫，可以在左側專案面板當中的Drivers當中STM32xxxxx_HAL_Driver中找到，裡面有各式HAL庫所提供的函數!那要怎麼使用HAL庫所提供的函數去控制GPIO腳位呢?這邊先介紹幾個函數~
1. HAL_GPIO_WritePin這函數用來設置腳位是1 or 0

HAL_GPIO_WritePin(GPIOx, GPIO_Pin, PinState);

函數應用

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET); //將腳位設定為高電位
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET); //將腳位設定為低電位

2. HAL_GPIO_ReadPin這函數用來讀取腳位是1 or 0

HAL_GPIO_ReadPin(GPIOx, GPIO_Pin);

函數應用

HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_5); //讀取GPIOA_5

3. HAL_GPIO_TogglePin這函數可以理解為相反輸出 也就是說假設原先設定為1則下次會輸出0，每一次的輸出都與現在輸出相反。

HAL_GPIO_TogglePin(GPIOx, GPIO_Pin);

函數應用

HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5);//與當前輸出相反

接下來另外介紹一個Delay函數，單位為毫秒。
4. HAL_Delay

HAL_Delay(1000);//1000ms = 1s

上面所介紹的函數可以相互組合來控制LED燈的明亮變化~

首先可以先查詢一下Datasheet，我這塊板子為L746RG在當中有寫到板載LED燈LD2腳位為PA5，我們可以利用WritePin與ReadPin去對他讀取值。

while(1)
{
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_SET);
	State = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_5);
	HAL_Delay(500); //0.5s
	HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);
	State = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_5);
	HAL_Delay(500); //0.5s
}

記得要在全域變數的位置宣告State，接著在編譯後可以在現場表達式當中輸入State就可以看到PA5的變化~

接下來介紹另外一種控制方式，透過上面所說的暫存器去控制GPIO的變化!
GPIO的設定照上方的PB4-PB8去做設定，皆為Output!
透過BSRR去將腳位輸出設為1，接著透過BRR去將腳位清0，一樣可以實現跑馬燈的效果!
如果手邊沒有多餘的LED的話可以透過像下方設定全域變數PB_1-PB_5的方式，接著透過現場表達式來觀看輸出的變化!

while(1)
{
		int i;
	  for(i=0;i<5;i++)
	  {
		  GPIOB->BSRR = (16<<i);

		  HAL_Delay(1000);
		  PB_1 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_4);
		  PB_2 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_5);
		  PB_3 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_6);
		  PB_4 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_7);
		  PB_5 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_8);
	  }
	  for(i=0;i<5;i++)
	  {
	  	GPIOB->BRR = (16<<i);

	  	HAL_Delay(1000);
	  	PB_1 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_4);
	  	PB_2 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_5);
	  	PB_3 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_6);
	  	PB_4 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_7);
	  	PB_5 = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOB, GPIO_PIN_8);
	  }
}

上方程式碼當中可以看到GPIOB→BSRR = (16<<i)，16的計算方式可以對應上方BSRR暫存器來看，16轉二進位表示方式為00010000，對應到暫存器可以看到1的位置剛好是PB4，透過左移的方式可以陸續將PB5-8也設為1，BRR也是同理!