在前一篇文章中我們已經學習到可以通過直接訪問存儲地址來讀寫外設寄存器，下面復習下將 GPIO A3 設為輸出模式的代碼：

* (volatile uint32_t *) (0x40020000 + 0) &= ~(3 < < 6);  // CLear bit range 6-7
* (volatile uint32_t *) (0x40020000 + 0) |= 1 < < 6;     // Set bit range 6-7 to 1

這段代碼有些詭秘，如果不加以注釋，很難理解。我們可以把這段代碼重寫成更易讀的形式，方法就是用一個包含 32 位域的結構體來表示整個外設。我們來看一下數據手冊 8.4 節中描述的 GPIO 外設的寄存器，它們是 MODER、OTYPER、OSPEEDR、PUPDR、IDR、ODR、BSRR、LCKR、AFR，它們的偏移量分別是 0、4、8，等等，以此類推，這意味著我們可以用一個 32 位域的結構體來表示，然后這樣定義 GPIOA：

struct gpio {
  volatile uint32_t MODER, OTYPER, OSPEEDR, PUPDR, IDR, ODR, BSRR, LCKR, AFR[2];
};

#define GPIOA ((struct gpio *) 0x40020000)

這樣我們就可以定義一個設置 GPIO 引腳模式的函數：

// Enum values are per datasheet: 0, 1, 2, 3
enum {GPIO_MODE_INPUT, GPIO_MODE_OUTPUT, GPIO_MODE_AF, GPIO_MODE_ANALOG};

static inline void gpio_set_mode(struct gpio *gpio, uint8_t pin, uint8_t mode) {
  gpio- >MODER &= ~(3U < < (pin * 2));        // Clear existing setting
  gpio- >MODER |= (mode & 3) < < (pin * 2);   // Set new mode
}

現在重寫上面將 GPIO A3 設為輸出模式的代碼：

gpio_set_mode(GPIOA, 3 /* pin */, GPIO_MODE_OUTPUT);  // Set A3 to output

MCU 有好多個 GPIO 外設（也常被叫做’banks’）：A、B、C…K，在數據手冊 2.3 節可以看到，它們映射的存儲空間相隔 1KB，GPIOA 起始地址為 0x40020000，GPIOB 起始地址為 0x40020400，以此類推：

#define GPIO(bank) ((struct gpio *) (0x40020000 + 0x400 * (bank)))

我們可以給引腳進行編號，既包含組號，也包含序號。為了做到這一點，我們用一個 2 字節的 uint16_t 類型的數，高字節表示組號，低字節表示序號：

#define PIN(bank, num) ((((bank) - 'A') < < 8) | (num))
#define PINNO(pin) (pin & 255)
#define PINBANK(pin) (pin > > 8)

通過這種方法，我們可以指定任意 GPIO 引腳：

uint16_t pin1 = PIN('A', 3);    // A3   - GPIOA pin 3
uint16_t pin2 = PIN('G', 11);   // G11  - GPIOG pin 11

現在，我們用這個方法再次改寫 gpio_set_mode() 函數：

static inline void gpio_set_mode(uint16_t pin, uint8_t mode) {
struct gpio *gpio = GPIO(PINBANK(pin)); // GPIO bank
uint8_t n = PINNO(pin);                 // Pin number
gpio- >MODER &= ~(3U < < (n * 2));        // Clear existing setting
gpio- >MODER |= (mode & 3) < < (n * 2);   // Set new mode
}

這樣再設置 GPIO A3 為輸出模式就很明了了：

uint16_t pin = PIN('A', 3);            // Pin A3
gpio_set_mode(pin, GPIO_MODE_OUTPUT);  // Set to output

至此我們已經為 GPIO 外設創建了一個有用的初始化 API，其它外設，比如串口，也可以用相似的方法來實現。這是一種很好的編程實踐，可以讓代碼清晰可讀。