概述

    本章主要GPIO输出模式下不同配置的说明。

   

生成例程
. X7 K# n9 l) x7 \" t& R

   使用STM32CUBEMX生成例程，这里使用NUCLEO-L476RG开发板,因为我这只有这款板子的主频较快。

( V1 G2 x1 H3 F" N

/ |- }5 ]2 a4 Q; S& Y9 t不同速率对应的波形

    以PC3为例，在推挽输出无上下拉情况下，输出速率主要有4种，一般的低端MCU只有3种，没有Very High。

/ X! H) |' E. S" Z1 o8 V) S

LOW速率
' ~% ?- ]8 f4 @/ T" N" U& A

  ~  s: N: [2 F* Z: E

Medium速率

& D* Y; o" S1 t

8 E) l0 \0 }# T$ W  E4 QHigh速率

Very High速率

* B9 n0 _" B3 F" V/ P. J0 p8 H
5 M, }& i# [' J0 a- ~4 S$ K9 `
5 @/ K& W  G2 ~3 j% K

    可以看到，在不同速率下，端口的反应速度不一样，设置最大输出速率越大，响应越快，对应的噪声也就越大。

, Z' P1 ?/ q0 F' N

输出方式
8 U. U9 a; L6 W' @$ ?; }8 l- q1 {, r
& k6 T! ~% d- i

    在上图中，P-MOS带了一个⚪，说明是低电平导通。

2 t4 @5 U. h8 T. A7 P' ]( |

    上图是GPIO的示意图，有输入和输出，如果简化为输出，则如下所示。

6 M3 W. K2 b4 @" h

推挽输出

    推挽输出的内部电路大概是下图这个样子，由一个P-MOS和一个N-MOS组合而成，同一时间只有一个管子能够进行导通。

, J- y3 n/ l8 M8 @+ e

& ~3 g: j! u: z. S

    当输出高电平时候，P-MOS导通，N-MOS截至，此时电源电流入R5。

* S( T2 B6 ~& |; T4 S

    当输出低电平时候，N-MOS导通，P-MOS截至，此时电流流入R5的为0。

8 ]5 Q' q) H6 ]* d1 U线与

    推挽输出高电平与电源电压基本上没有压差

    高低电平的驱动能力较强，推挽输出的电流都能达到几十mA。

    但是无法进行线与操作，做进行线与操作，那么电源和地就会短路，因为mos管电阻很小。

    看下图可以得知，电流通过Q3的P-MOS流到Q2的N-MOS，最终回到地。

  }8 E, m0 U0 l, q0 u

开漏输出
6 M+ _! C% w6 ~# q/ D

    开漏输出又叫漏极开漏输出简化后可以看作如下的示意图。

; [$ z/ O; K$ o" o0 z" Q9 Q

, v; V, S& e7 j7 ]( P& _1 ~* g

    若还是使用上面推挽的电路图，当N-MOS为低电平时候，那么他的输出就是一个高阻态。

    可以看到，R5没有电流通过，电压也是接近于0，所以GPIO无法对外输出高电平。

2 v3 [: x+ Z# g+ s, Z2 w

    此时需要增加一个上拉，这样的话上拉的电流就会流出去。

    所以在开漏输出情况下，需要增加一个上拉才能进行输出高电平。

, o+ O, w, {3 x/ k

    对于输出低电平，他和推挽输出差不多，电流通过N-MOS流到地中。

1 B0 Y  w5 I: _% M: q' i

. T( I" o. x2 Z" i9 [

    上图是没有增加上拉，但是开漏输出模式都需要增加，增加上拉之后如下图所示。

    电流通过N-MOS流回地中。

- n5 n2 u9 i+ G8 q3 s% f

输出电压

    由于推挽输出在输出的时候是通过单片机内部的电压，所以他的电压是不能改变的。

    但是开漏输出是通过外部上拉的电压，所以可以改变开漏输出模式下的电压大小。

    下图是当上拉为5V时候，也是可以驱动出去的，这个上拉电压最大值需要看单片机的耐压。

转载自：记帖

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1 Q$ x% T5 \0 Q' B& j

% B' g% S! ^  b) t6 y) z3 H& @

5 B2 b3 b& }) F. M7 a