STM32功能引脚端口复用和重映射

STM32中有很多内置外设的输入输出引脚都具有重映射(remap)的功能，本文对一些在使用引脚重映射时所遇到的有关问题加以说明。

我们知道每个内置外设都有若干个输入输出引脚，一般这些引脚的输出脚位都是固定不变的，为了让设计工程师可以更好地安排引脚的走向和功能，在STM32中引入了外设引脚重映射的概念，即一个外设的引脚除了具有默认的脚位外，还可以通过设置重映射寄存器的方式，把这个外设的引脚映射到其它的脚位。下面是STM32F103xC中有关USART3引脚的摘要片段；

从这里可以看出，USART3_TX的默认引出脚是PB10，USART3_RX的默认引出脚是PB11；但经过重映射后，可以变更USART3_TX的引出脚为PD8，变更USART3_RX的引出脚为PD9。

STM32中的很多内置外设都具有重映射的功能，比如USART、定时器、CAN、SPI、I2C等，详细请看STM32参考手册(RM0008)和STM32数据手册。

有些模块(内置外设)的重映射功能还可以有多种选择，下面是RM0008上有关USART3输入输出引脚的重映射功能表：

从这个表中可以看出，USART3的TX和RX引脚默认的引出脚位是PB10和PB11，根据配置位的设置，可以重映射到PC10和PC11，还可以重映射到PD8和PD9。

一个模块的功能引脚不管是从默认的脚位引出还是从重映射的脚位引出，都要通过GPIO端口模块实现，相应的GPIO端口必须配置为输入(对应模块的输入功能，如USART的RX)或复用输出(对应模块的输出功能，如USART的TX)，对于输出引脚，可以按照需要配置为推挽复用输出或开漏复用输出。

上图是STM32的GPIO端口模块，使用复用功能时的配置。从图中可以看出，配置为复用输出时，该端口对应的GPIO输出功能将不起作用。例如当配置PB10对应的引脚为复用输出功能时，操作PB10对应的输出寄存器将不影响引脚上的信号。

从图中还可以看出，普通的GPIO端口输入功能与复用的输入功能的配置方式没有分别，这意味着在使用引脚的复用输入功能时，可以在这个引脚的输入寄存器上读出引脚上的信号。例如在使能了USART3模块时，可以读GPIOB_IDR寄存器，得到PB11信号线上的当前状态。

有不少引脚上配备了来自多个模块的复用功能引出脚，例如本文第一张图中显示的PB10，默认复用功能就有I2C2_SCL和USART3_TX两个功能，TIM2重映射后，TIM2_CH3也使用PB10的复用功能。

在使用引脚的复用功能时，需要注意在软件上只可以使能一个外设模块，否则在引出脚上可能产生信号冲突。例如，如果使能了USART3模块，同时没有对USART3进行重映射配置，则不可以使能I2C2模块；同理如果需要使用I2C2模块，则不能使能USART3模块。但是如果配置了USART3的引脚重映射，USART3的TX和RX信号将从PC10和PC11，或PD8和PD9引出，避开了I2C2使用的PB10和PB11，这时就可以同时使用I2C2模块和USART3模块了。

USART3模块共有5个信号，分别为TX、RX、CK、CTS和RTS，从上面给出的第二张图中可以看出，重映射是对所有信号同时有效。

这5个信号中，在使能了USART3模块后，只有TX和RX是始终与对应的引出脚相连，而其它3个信号分别有独立的控制位，控制它们是否与外部引脚相连，如果程序中不使用某个信号的功能，则可以关闭这个信号的功能，对应的引脚可以做为其它功能的引出脚。例如，当关闭了USART3的CK、CTS和RTS功能并且没有重映射USART3时，PB12、PB13和PB14可以作为通用输入输出端口使用，也可以作为其它模块的复用功能引出脚。

下面这张图是一个内部控制连接的等效示意图，它并不表示真正的内部连接，但可以有效地帮助理解重映射和复用引脚的概念。图中右边引出的信号，分别连接到了本文第三张图的输入输出模块。