一、引言
GPIO作为MCU与外界交互最基本的接口，其复用功能（Alternate Function）允许我们将同一个引脚分配给不同的片上外设（如USART、SPI、I2C、定时器等），而引脚重映射（Remap）则是在芯片引脚布局有限的情况下，为解决外设引脚冲突或优化PCB走线而设计的灵活机制。例如，默认位于PA9/PA10的USART1串口，可以通过重映射转移到PB6/PB7，从而释放默认引脚用于其他功能。本文将以STM32F1系列为主，通过查阅STM32F10xxx参考手册从寄存器层面详细剖析如何配置GPIO的复用功能，如何通过AFIO_MAPR寄存器实现引脚重映射，并提供可直接测试的代码示例。希望通过这篇文章，读者能够彻底掌握STM32 GPIO的高级配置技巧，在底层开发中更加自信。
二、STM32 GPIO复用功能介绍
2.1 什么是复用功能(AF)?
GPIO的本职工作：
- 输出高低电平（比如点亮LED、控制继电器）
- 读取外部电平状态（比如读取按键，读传感器的开关信号
这种用法叫通用模式（GPIO模式），但是在很多芯片里，UART串口、I2C、SPI、PWM、ADC、定时器、CAN等外设，都需要专用的外部引脚来收发信号。为了不浪费芯片引脚，厂商会把这些外设的信号“绑定”到同一个GPIO引脚上，让它可以切换工作模式。比如STM32的PA9引脚：
- 可以配置成普通GPIO输出，点亮LED
- 也可以配置成复用功能（AF），作为USART1的发送引脚（TX），用作串口通信
- 还可以配置成定时器一的通道二输出PWM信号控制电机
2.2 相关寄存器
事件控制寄存器(AFIO_EVCR)：
EVOE:该位为寄存器使能位，设置该位后Cortex的EVENTOUT事件将路由到PORT[3:0]和PIN[3:0]指定的引脚上去，当内核检测到特定事件触发条件时，ENVENTOUT引脚会产生一个脉冲。
PORT[2:0]：选择用于输出Cortex的EVENTOUT信号的端口：
- 000：选择PA
- 001：选择PB
- 010：选择PC
- 011：选择PD
- 100：选择PE
三、引脚重映射概念
3.1 为什么需要重映射
芯片引脚数量有限，同一个外设功能可能对应多个引脚位置。
例如 USART1 的 TX/RX 默认在 PA9/PA10，可以重映射到 PB6/PB7。
3.2 重映射的分类
部分重映射：只移动部分信号（如定时器通道）。
完全重映射：所有信号移到另一组引脚。
是否支持重映射需查看芯片数据手册。
该寄存器是 STM32F1 系列实现引脚重映射的核心控制单元。详细地描述了STM32各复用功能和引脚重映射（图中仅列出位26~15），通过对寄存器的不同位的配置实现重映射不同组之间的灵活切换。
四、寄存器配置以及代码示例
4.1 复用功能配置步骤（无重映射）
开启 GPIO 和外设时钟（RCC 相关寄存器）。
配置 GPIOx_CRL/CRH 为复用推挽输出（或复用开漏）。
（F4 系列）设置 GPIOx_AFRL/AFRH 选择具体 AF 编号。
配置外设自身寄存器（如 USART、SPI 等）。
示例：配置 PA9（USART1_TX）为复用功能：
// 开启时钟 RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN | RCC_APB2ENR_USART1EN; // 配置 PA9 为复用推挽输出，50MHz GPIOA->CRH &= ~(GPIO_CRH_CNF9 | GPIO_CRH_MODE9); GPIOA->CRH |= GPIO_CRH_CNF9_1 | GPIO_CRH_MODE9_0 | GPIO_CRH_MODE9_1;4.2 重映射配置步骤（以 USART1 重映射到 PB6/PB7 为例）
开启 GPIOB、AFIO 时钟（
RCC_APB2ENR_AFIOEN）。将 PB6/PB7 配置为复用功能输出。
修改
AFIO_MAPR寄存器中的对应位：AFIO_MAPR_USART1_REMAP置 1。
配置 USART1 外设（地址不变，引脚已改变）
// 开启时钟 RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN | RCC_APB2ENR_AFIOEN | RCC_APB2ENR_USART1EN; // 配置 PB6, PB7 为复用推挽输出 GPIOB->CRL &= ~(GPIO_CRL_CNF6 | GPIO_CRL_MODE6 | GPIO_CRL_CNF7 | GPIO_CRL_MODE7); GPIOB->CRL |= (GPIO_CRL_CNF6_1 | GPIO_CRL_MODE6_0 | GPIO_CRL_MODE6_1) | (GPIO_CRL_CNF7_1 | GPIO_CRL_MODE7_0 | GPIO_CRL_MODE7_1); // 开启重映射 AFIO->MAPR |= AFIO_MAPR_USART1_REMAP; // 然后配置 USART1 的波特率等4.3 F4 系列重映射说明
F4 系列没有
AFIO_MAPR，改为通过SYSCFG 寄存器实现重映射（较少用），多数外设直接通过GPIOx_AFRL/AFRH选择不同 AF 值来切换引脚组。示例：USART3 的 TX 可配置为 PB10（AF7）或 PC10（AF7）—— 选不同 GPIO 和 AF 即可，无需专门重映射寄存器。
五、调试与注意事项
5.1 常见错误
忘记开启 AFIO 时钟（F1 系列）。
重映射后外设时钟未重新使能。
F4 中误将
AFIO寄存器当作重映射使用。
5.2 验证方法
用示波器/逻辑分析仪观察引脚波形。
读取外设状态寄存器判断是否发送数据。
