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单片机 - STM32F103“复用功能重映射”完整解析：从JTAG释放到TIM重映射实战详解

news 2025/6/27 11:25:49

本文将详细讲解 STM32F103 系列中常见的“复用功能重映射”（Remap）机制，包括 JTAG 占用、引脚默认功能与复用功能的关系，以及如何通过寄存器或标准库代码实现重映射。以 TIM3 在 PB4/PB5 上输出 PWM 为例，进行实战讲解，适合初学者与进阶开发者参考

一、什么是“`复用功能重映射”（Remap）`？

STM32 系列的引脚大多数都具有多种功能，比如既可以做普通 GPIO，也可以作为串口、定时器通道、SPI 等外设使用。

以 STM32F103 为例，有些引脚在芯片上电复位后默认配置为某些外设功能（主功能），而有些引脚默认不是该功能，但可以通过“功能重映射”将该功能映射过去。

功能重映射机制允许我们在引脚资源有限或外设冲突时，将某些外设的引脚重新映射到其他引脚组，从而获得更大的灵活性。

二、判断是否需要重映射的逻辑

在使用某个外设功能时，我们需要判断是否可以直接使用，还是必须进行重映射。以下是准确的判断逻辑：

1. 如果“主功能名 == 引脚名”

例如：

PA9 是 USART1\_TX（默认功能）
PA10 是 USART1\_RX（默认功能）

这类引脚默认即可作为对应外设使用，无需任何重映射设置。

2. 如果“主功能名 ≠ 引脚名”，但手册中支持通过重映射映射到该引脚

例如：

PB4 默认是 JNTRST，但支持通过重映射成为 TIM3\_CH1

则必须开启相应的重映射配置，才可以使用该外设功能。

3. 如果手册中未提及该引脚支持该外设

说明该引脚不支持该功能，即便使用重映射也无法达到目的。

三、JTAG默认占用问题与引脚释放

STM32F103 系列默认启用了全功能 JTAG 调试接口，它会占用多个引脚：

引脚	JTAG功能
PA13	JTMS
PA14	JTCK
PA15	JTDI
PB3	JTDO
PB4	JNTRST

如果需要将 PB4 用作其他功能（如 TIM3\_CH1），必须首先禁用 JTAG 功能，否则该引脚将无法正常输出或输入信号。

禁用 JTAG（保留 SWD）标准库写法如下：

// 开启 AFIO 外设时钟，这是使用重映射的前提
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);// 禁用 JTAG，仅保留 SWD（两线调试），释放 PB3、PB4、PA15
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);

这行代码会释放 PB3、PB4、PA15，使其恢复为普通可配置引脚。

四、重映射类型介绍（无重映射 / 部分重映射 / 完全重映射）

STM32F103 系列在设计时为部分外设功能预设了多种映射方式，主要分为以下三类：

1. 无重映射（No Remap）

使用默认引脚。例如 TIM3\_CH1 默认映射到 PA6，TIM3\_CH2 映射到 PA7。

2. 部分重映射（Partial Remap）

将部分通道映射到其他引脚，例如将 TIM3\_CH1 映射到 PB4，TIM3\_CH2 映射到 PB5。

标准库代码：

// 将 TIM3 的 CH1 和 CH2 通道映射到 PB4 和 PB5（部分重映射）
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);

3. 完全重映射（Full Remap）

将所有通道映射到全新的引脚组，例如 TIM3 的所有通道映射到 PC6\~PC9。

标准库代码：

// 将 TIM3 所有通道映射到 PC6-PC9（完全重映射）
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_FullRemap_TIM3, ENABLE);

所有重映射配置都可在参考手册（RM0008）第九章 AFIO 章节中查到。

五、实战案例：`TIM3`在`PB4/PB5`输出PWM控制电机

背景：

在使用 L9110S 电机驱动模块时，需要控制两个引脚（如 PB4 和 PB5）输出 PWM 信号，实现电机的正反转与调速。但 PB4 默认是 JTAG 口的一部分，TIM3 默认也未映射到 PB4/PB5。
在这里插入图片描述

步骤如下：

1. 释放 PB4 的 JTAG 占用：

// 使能 AFIO 外设的时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);// 禁用 JTAG，仅保留 SWD，释放 PB4 用作普通引脚
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);

2. 打开 TIM3 并进行部分重映射：

// 将 TIM3_CH1 和 TIM3_CH2 分别重映射到 PB4 和 PB5
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap_TIM3, ENABLE);

3. 配置 GPIO 为复用推挽输出：

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;// 设置为复用推挽输出模式
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
// 设置 IO 输出速度为最大 50MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
// 选择引脚 PB4 和 PB5
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;
// 初始化 GPIOB 引脚
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

4. 配置 TIM3 输出 PWM 到 PB4/PB5：

TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_TimeBaseStructure;
TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure;// 打开 TIM3 的时钟（APB1总线）
RCC_APB1PeriphClockCmd(RCC_APB1Periph_TIM3, ENABLE);// 设置 PWM 的频率：PWM_freq = 72MHz / (Prescaler+1) / (Period+1)
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period = 999;           // 自动重装载值 ARR：1000 - 1
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler = 71;         // 分频系数：72MHz / (71+1) = 1MHz
TIM_TimeBaseStructure.TIM_ClockDivision = 0;      // 时钟分频因子，通常为0
TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode = TIM_CounterMode_Up; // 向上计数模式
TIM_TimeBaseInit(TIM3, &TIM_TimeBaseStructure);// 配置通道1（PB4）为 PWM 输出
TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1;           // 设置为 PWM 模式1
TIM_OCInitStructure.TIM_OutputState = TIM_OutputState_Enable; // 使能通道输出
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 500;                         // 设置占空比为 50%
TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity = TIM_OCPolarity_High;   // 高电平有效
TIM_OC1Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);                     // 初始化 TIM3 的通道1
TIM_OC1PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);            // 使能预装载// 配置通道2（PB5）为 PWM 输出
TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 500;                         // 设置占空比
TIM_OC2Init(TIM3, &TIM_OCInitStructure);                     // 初始化 TIM3 的通道2
TIM_OC2PreloadConfig(TIM3, TIM_OCPreload_Enable);            // 使能预装载// 启动 TIM3
TIM_Cmd(TIM3, ENABLE);