什么是STM32的I/O 复用功能呢？什么时候开启AFIO时钟

为什么我们要先开启STM32外设模块时钟呢？

什么是STM32的I/O 复用功能呢？什么时候开启AFIO时钟？

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张茜

2021-11-22 09:36:18

　　1 为什么我们要先开启STM32外设时钟
　　讲述本节内容之前先说一个案例：
　　前段时间，有一个朋友为配置EXTI的代码折腾了一天，最终没有结果。于是问了我这样一个问题：“你用过STM32F051C8T6的外部中断吗，就是GPIO管脚做中断，我这边就是进不了中断”。
　　然后他把基于标准外设库、寄存器写的代码都给我发过来了。我仔细看了又看，没发现有什么毛病啊。（但是，代码是截图分来给我发过来的）。
　　于是，我将之前配置IO外部中断的代码，按照他（PB2）的要求，写成一个“EXTI配置”函数发给他，他直接拷贝过去，成功了。
　　于是，他仔细对比了代码，终于发现了问题的原因，配置的顺序不对，使能时钟不是在最开始。
　　我想许多朋友都曾遇到过这种坑，我最初学习STM32的时候同样也遇到过，下面我就来说说为什么我们要先开启STM32外设模块时钟，再对其外设模块初始化配置？
　　1.系统架构
　　不同类型的STM32，它的系统架构各有不同，但原理都类似，由多条主控总线和多条被控总线组成（请参看【参考手册】存储器和总线架构章节）。
　　如STM32F4：
　　● 八条主控总线：
　　— Cortex™-M4F 内核 I 总线、 D 总线和 S 总线
　　— DMA1 存储器总线
　　— DMA2 存储器总线
　　— DMA2 外设总线
　　— 以太网 DMA 总线
　　— USB OTG HS DMA 总线
　　● 七条被控总线：
　　— 内部 Flash ICode 总线
　　— 内部 Flash DCode 总线
　　— 主要内部 SRAM1 （112 KB）
　　— 辅助内部 SRAM2 （16 KB）
　　— 辅助内部 SRAM3 （64 KB）（仅适用于 STM32F42xxx 和 STM32F43xxx 器件）
　　— AHB1 外设（包括 AHB-APB 总线桥和 APB 外设）
　　— AHB2 外设
　　— FSMC
　　

　　借助总线矩阵，可以实现主控总线到被控总线的访问，这样即使在多个高速外设同时运行期间，系统也可以实现并发访问和高效运行。
　　2.关于AHB和APB总线
　　AHB：Advanced High-performance Bus，即先进的高性能总线。
　　APB：Advanced Peripheral Bus，即先进的外围（外设）总线。
　　上面说了系统总线的架构引伸出来的就是AHB和APB总线，那为什么要讲述AHB和APB总线呢？
　　我们操作的外围设备一般都是位于AHB和APB总线上，而AHB可以引伸出AHB1、AHB2，甚至AHB3。同样APB也存在APB1、APB2等。
　　如：USART1外设位于APB1总线上，GPIOA位于AHB1高速总线上。
　　请注意参考手册中“AHB/APB 总线桥”这一小节，有一条重要的内容：每次芯片复位后，所有外设时钟都被关闭（ SRAM 和 Flash 接口除外）。使用外设前，必须在 RCC_AHBxENR 或 RCC_APBxENR 寄存器中使能其时钟。
　　3.STM32时钟控制
　　请参看STM32参考手册关于【复位与时钟控制RCC】章节。
　　

　　STM32的时钟控制模块因MCU芯片不同，各有差异，但原理都类似，功能也相当丰富。主要的目的就是给相对独立的外设模块提供时钟，也是为了降低整个芯片的功能。
　　降低功耗是主要原因，还有一个原因，就是为了兼容不同速度的设备，有些高速，有些低速，如果都用高速时钟，势必造成浪费。
　　RCC给外设提供时钟是一个主要目的，那么为什么要提供时钟呢？原因在于外围设备的寄存器需要时钟才能工作。你可以把外设当做一个设备，而这个设备需要给它提供电源（时钟）才能工作。
　　你在STM32参考手册的“RCC”章节可能会看到这么一句话：当外设时钟没有启用时，软件不能读出外设寄存器的数值，返回的数值始终是0x0。
　　4.总结
　　看到这里相信聪明的你其中已经明白为什么我们要先开启STM32外设模块时钟，再配置其外设模块了。
　　简单来说：操作外设是通过外设总线来实现，只有外设总线有时钟了才能操作外设。
　　坑：
　　A.先使能外设时钟，再对其进行配置
　　

　　B.时钟配置需对应总线
　　

　　这种基于标准外设库的低级错误，相信肯定有不少人遇到过，希望提高警惕。
　　2 关于STM32的I/O复用功能及什么时候开启AFIO时钟
　　前面有朋友问：“什么时候开启AFIO时钟”。写了上面章节，就顺便再讲述一下关于STM32的I/O复用功能及什么时候开启AFIO时钟。
　　1.什么是I/O 复用功能？
　　简单来说就是把普通I/O用作其它的功能。如：将PA9引脚用作USART1的Tx引脚，那么我们就把这个Tx引脚称为PA9的复用功能。
　　打开数据手册，会发现类似如下的列表：
　　

　　2.什么时候开启AFIO时钟
　　为了优化芯片引脚封装的外设数目，可以把一些复用功能重新映射到其他引脚上。设置复用重映射和调试I/O配置寄存器实现引脚的重新映射。这时，复用功能不再映射到它们的原始分配上，而是映射到“重定义功能”上（见上图）。
　　这种将引脚重定义到其它引脚上的功能在几乎所有STM32芯片中都有这个功能，但是实现的方法可能有所不同，其中STM32F1就是通过事件控制的方式将特定功能引脚连接到对应PORT和PIN上。
　　简单来说，如果需要使用重定义功能，那么就需要开启AFIO时钟。
　　最后，如果你觉得你的程序可能是因为时钟配置的问题，不妨上电第一步使能所有时钟试试。

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