STM32 핀 시스템 완전 정복 — AF, GPIO 포트, 핀맵

STM32H743VITx LQFP-100 핀아웃 다이어그램

2.1 물리적 핀 vs GPIO 포트

STM32의 핀 시스템을 이해하려면 두 가지 "핀 번호"의 차이를 알아야 한다:

1. 물리적 핀 번호: IC 패키지의 다리 번호 (LQFP-100: 1번~100번)
2. GPIO 포트 이름: PA0, PB3, PC13 등 소프트웨어에서 사용하는 이름

GPIO 포트 명명 규칙:

P + [포트 문자] + [핀 번호]
│    │              │
│    A~K            0~15
│    (포트 그룹)    (그룹 내 핀 번호)
GPIO

예시:

• PA0 = Port A, Pin 0
• PB7 = Port B, Pin 7
• PD1 = Port D, Pin 1

STM32H743VITx (LQFP-100)에서 사용 가능한 GPIO 포트:

포트	사용 가능한 핀	비고
GPIOA	PA0~PA15	16핀 전부 사용 가능
GPIOB	PB0~PB15	16핀 전부 사용 가능
GPIOC	PC0~PC13	14핀 (PC14/15는 OSC32)
GPIOD	PD0~PD15	16핀 전부 사용 가능
GPIOE	PE0~PE15	16핀 전부 사용 가능

⚠️ 주의: LQFP-100 패키지에서는 GPIOF~GPIOK는 사용 불가 (핀이 없음). 144핀 이상의 패키지에서만 사용 가능.

2.2 LQFP-100 핀 번호와 GPIO 매핑

LQFP-100 패키지에서 물리적 핀 번호와 GPIO 이름의 매핑 (STM32H743VITx 기준):

                      핀 76~100 (상단)
                ┌──────────────────────┐
                │  76 77 78 ... 99 100 │
        핀      │                      │  핀
       51~75    │                      │  1~25
       (우측)   │    STM32H743VITx     │  (좌측)
                │      LQFP-100        │
                │                      │
                │  51 50 49 ... 27 26  │
                └──────────────────────┘
                      핀 26~50 (하단)

주요 핀 매핑 (자주 사용하는 것들):

물리 핀	GPIO	주요 기능	AF 예시
14	PA0	ADC1_IN0, TIM2_CH1	AF1(TIM2), AF-(Analog)
15	PA1	ADC1_IN1, TIM2_CH2	AF1(TIM2), AF-(Analog)
16	PA2	ADC1_IN2, USART2_TX	AF7(USART2), AF-(Analog)
17	PA3	ADC1_IN3, USART2_RX	AF7(USART2), AF-(Analog)
20	PA4	ADC1_IN4, SPI1_NSS, DAC1_OUT1	AF5(SPI1)
21	PA5	ADC1_IN5, SPI1_SCK, DAC1_OUT2	AF5(SPI1)
22	PA6	ADC1_IN6, SPI1_MISO, TIM3_CH1	AF5(SPI1)
23	PA7	ADC1_IN7, SPI1_MOSI, TIM3_CH2	AF5(SPI1)
68	PA8	TIM1_CH1, MCO1	AF1(TIM1), AF0(MCO1)
69	PA9	USART1_TX, TIM1_CH2	AF7(USART1)
70	PA10	USART1_RX, TIM1_CH3	AF7(USART1)
71	PA11	USB_OTG_FS_DM, FDCAN1_RX	AF9(FDCAN1)
72	PA12	USB_OTG_FS_DP, FDCAN1_TX	AF9(FDCAN1)
76	PA13	SWDIO (디버거)	디버깅 전용 — 변경 금지!
77	PA14	SWCLK (디버거)	디버깅 전용 — 변경 금지!
78	PA15	SPI3_NSS, TIM2_CH1	AF6(SPI3)
35	PB0	ADC1_IN8, TIM3_CH3	AF2(TIM3)
36	PB1	ADC1_IN9, TIM3_CH4	AF2(TIM3)
37	PB2	QUADSPI_CLK	AF9(QUADSPI)
89	PB3	SPI3_SCK, TIM2_CH2	AF6(SPI3)
90	PB4	SPI3_MISO, TIM3_CH1	AF6(SPI3)
91	PB5	SPI3_MOSI, FDCAN2_RX	AF6(SPI3), AF9(FDCAN2)
92	PB6	USART1_TX, FDCAN2_TX, I2C1_SCL	AF7(USART1), AF9(FDCAN2)
93	PB7	USART1_RX, I2C1_SDA	AF7(USART1), AF4(I2C1)
95	PB8	FDCAN1_RX, I2C1_SCL, TIM4_CH3	AF9(FDCAN1), AF4(I2C1)
96	PB9	FDCAN1_TX, I2C1_SDA, TIM4_CH4	AF9(FDCAN1), AF4(I2C1)
47	PB10	USART3_TX, I2C2_SCL, TIM2_CH3	AF7(USART3)
48	PB11	USART3_RX, I2C2_SDA, TIM2_CH4	AF7(USART3)
51	PB12	SPI2_NSS, USART3_CK	AF5(SPI2)
52	PB13	SPI2_SCK, FDCAN2_TX	AF5(SPI2), AF9(FDCAN2)
53	PB14	SPI2_MISO, USART3_RTS	AF5(SPI2)
54	PB15	SPI2_MOSI, TIM12_CH2	AF5(SPI2)
8	PC0	ADC1_IN10	AF-(Analog)
9	PC1	ADC1_IN11	AF-(Analog)
10	PC2	ADC1_IN12, SPI2_MISO	AF5(SPI2)
11	PC3	ADC1_IN13, SPI2_MOSI	AF5(SPI2)
33	PC4	ADC1_IN14	AF-(Analog)
34	PC5	ADC1_IN15	AF-(Analog)
63	PC6	USART6_TX, TIM8_CH1	AF7(USART6)
64	PC7	USART6_RX, TIM8_CH2	AF7(USART6)
65	PC8	TIM8_CH3, SDMMC1_D0	AF3(TIM8)
66	PC9	TIM8_CH4, SDMMC1_D1	AF3(TIM8)
67	PC10	USART3_TX, SPI3_SCK	AF7(USART3)
79	PC11	USART3_RX, SPI3_MISO	AF7(USART3)
80	PC12	SPI3_MOSI, UART5_TX	AF6(SPI3)
7	PC13	RTC_TAMP, WKUP	범용 GPIO
82	PD0	FDCAN1_RX, FMC_D2	AF9(FDCAN1)
83	PD1	FDCAN1_TX, FMC_D3	AF9(FDCAN1)
84	PD2	UART5_RX, TIM3_ETR	AF8(UART5)
85	PD3	USART2_CTS, FMC_CLK	AF7(USART2)
86	PD4	USART2_RTS, FMC_NOE	AF7(USART2)
87	PD5	USART2_TX, FMC_NWE	AF7(USART2)
88	PD6	USART2_RX, FMC_NWAIT	AF7(USART2)
55	PD8	USART3_TX	AF7(USART3)
56	PD9	USART3_RX	AF7(USART3)
100	PE0	UART8_RX, TIM4_ETR	AF8(UART8)
1	PE1	UART8_TX	AF8(UART8)
2	PE2	SPI4_SCK, UART8_TX	AF5(SPI4)
98	PE9	TIM1_CH1, FMC_D6	AF1(TIM1) — PWM용
99	PE11	TIM1_CH2, FMC_D8	AF1(TIM1) — PWM용

2.3 핀 기능 분류

LQFP-100의 100개 핀은 크게 4종류로 나뉜다:

분류	핀	개수	설명
전원	VDD, VSS, VDDA, VSSA, VREF+, VCAP	~18개	전원 공급 (3.3V, GND)
클럭	OSC_IN, OSC_OUT (PH0/PH1)	2개	외부 크리스탈 연결
리셋	NRST	1개	시스템 리셋 (액티브 로우)
디버그	PA13 (SWDIO), PA14 (SWCLK)	2개	SWD 디버거 전용
부트	BOOT0	1개	부트 모드 선택
GPIO	PA0~PE15	~76개	범용 입출력 + AF

🔴 절대 규칙: PA13/PA14는 SWD 디버거 핀이다. 이 핀을 다른 용도로 사용하면 디버깅/프로그래밍이 불가능해진다. 반드시 SWD 전용으로 남겨둘 것!

2.4 Alternate Function (AF) 시스템

STM32에서 가장 중요한 개념 중 하나. 하나의 GPIO 핀이 최대 16가지 다른 기능을 수행할 수 있다.

AF 번호 체계 (AF0 ~ AF15):

AF 번호	주요 기능
AF0	SYS (MCO, SWD, TRACE)
AF1	TIM1, TIM2
AF2	TIM3, TIM4, TIM5
AF3	TIM8, TIM15-17
AF4	I2C1-4
AF5	SPI1-6
AF6	SPI2/3, SAI1/2
AF7	USART1-3, USART6
AF8	UART4/5, UART7/8, LPUART1
AF9	FDCAN1/2, QUADSPI, TIM12-14
AF10	USB OTG, SAI2
AF11	ETH, UART7
AF12	FMC, SDMMC, MDIOS
AF13	DCMI, COMP
AF14	LTDC, UART5
AF15	EVENTOUT

AF0~AF15 멀티플렉서 — 하나의 핀에 16가지 기능 선택

AF 사용 예시 — PA7 핀:

PA7에는 다음 기능들이 할당 가능:

• AF0: MCO (마이크로컨트롤러 클럭 출력)
• AF2: TIM3_CH2 (타이머3 채널2 = PWM 출력)
• AF5: SPI1_MOSI (SPI1 마스터 출력)
• Analog: ADC1_IN7 (아날로그 입력)

한 번에 하나의 AF만 선택 가능! 만약 PA7을 SPI1_MOSI로 사용하면 이 핀에서 ADC나 TIM3는 동시에 사용할 수 없다.

AF 충돌 예방법:

1. 필요한 페리페럴 목록 작성 (CAN, UART, SPI, ADC, PWM 등)
2. 각 페리페럴의 핀 옵션 확인 (데이터시트 Table 9-12)
3. AF가 겹치지 않도록 핀 배치 → CubeMX가 자동으로 충돌 검사해줌

2.5 핀 설정 레지스터

각 GPIO 핀은 다음 레지스터들로 제어된다:

레지스터          비트 수/핀    기능
──────────────────────────────────────────────
GPIOx_MODER      2비트/핀     모드 선택
                              00 = Input
                              01 = Output
                              10 = Alternate Function
                              11 = Analog

GPIOx_OTYPER     1비트/핀     출력 타입
                              0 = Push-Pull
                              1 = Open-Drain

GPIOx_OSPEEDR    2비트/핀     출력 속도
                              00 = Low (최대 12MHz)
                              01 = Medium (최대 60MHz)
                              10 = High (최대 85MHz)
                              11 = Very High (최대 100MHz)

GPIOx_PUPDR      2비트/핀     풀업/풀다운
                              00 = No Pull
                              01 = Pull-Up
                              10 = Pull-Down
                              11 = Reserved

GPIOx_AFRL       4비트/핀     AF 선택 (핀 0~7)
GPIOx_AFRH       4비트/핀     AF 선택 (핀 8~15)
                              0000 = AF0
                              0001 = AF1
                              ...
                              1111 = AF15

레지스터 직접 조작 예시 (PA7을 SPI1_MOSI AF5로 설정):

// 1. GPIOA 클럭 활성화
RCC->AHB4ENR |= RCC_AHB4ENR_GPIOAEN;

// 2. PA7을 Alternate Function 모드로 설정
GPIOA->MODER &= ~(0x3 << (7 * 2));     // 비트 클리어
GPIOA->MODER |=  (0x2 << (7 * 2));     // 10 = AF 모드

// 3. AF5 (SPI1) 선택 — PA7은 핀 0~7이므로 AFRL 사용
GPIOA->AFR[0] &= ~(0xF << (7 * 4));    // 비트 클리어
GPIOA->AFR[0] |=  (0x5 << (7 * 4));    // AF5 = SPI1

// 4. Push-Pull, Very High Speed
GPIOA->OTYPER &= ~(1 << 7);            // Push-Pull
GPIOA->OSPEEDR |= (0x3 << (7 * 2));    // Very High Speed

실무에서는 HAL 라이브러리를 사용하므로 레지스터를 직접 다룰 일은 드물다. 하지만 레지스터 구조를 이해하면 디버깅 시 레지스터 값을 읽고 문제를 진단할 수 있다.

2.6 데이터시트에서 핀 정보 찾는 법

STM32H743VITx의 핀 정보를 찾으려면 두 문서가 필요하다:

문서	내용	찾을 정보
Datasheet (DS12110)	핀아웃, 전기적 특성, 패키지	물리적 핀 번호, AF 테이블, 전압/전류 스펙
Reference Manual (RM0433)	레지스터, 페리페럴 동작	GPIO 레지스터, 타이머 설정, CAN 프로토콜 등

데이터시트에서 핵심적으로 봐야 할 섹션:

• Table 9~12: "Alternate function mapping" — 각 핀의 AF0~AF15 매핑 전체 표
• Figure 1: LQFP-100 핀아웃 다이어그램
• Table 7: "Pin definitions" — 각 핀의 전원/IO 타입, 5V 톨러런트 여부

💡 팁: CubeMX를 사용하면 이 테이블을 GUI로 편하게 볼 수 있지만, 데이터시트를 직접 읽는 습관을 들이면 하드웨어 설계 시 큰 도움이 된다.

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