概述

    本章主要GPIO输出模式下不同配置的说明。

   

生成例程
) _0 T* T6 }$ t8 ~7 d4 m

   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。

0 p: P! j1 m  g# h: ~# N不同速率对应的波形
% @, w2 ^: q% ?' q

    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。

; z5 H/ M2 E" m# [1 }6 Q2 T

- E; S5 ^7 m6 B, \

LOW速率

1 s9 r6 H& n& h/ N. p  G

Medium速率

% ~% N% z4 @5 x6 X0 D9 R

High速率
: Z$ o! h* _) z' p
3 ?, E6 E' X1 \: N. e

Very High速率
# r. V! _4 ^9 _/ i: b$ \0 G

- r. X& S1 o+ c

    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。

# G8 p4 _/ ?4 l

输出方式
; V! z1 H! g- \7 }& p

: j) Y* }8 I2 w5 t" ]( a3 T2 b

    在上图中，P-MOS带了一个⚪，说明是低电平导通。

' H7 ^6 P8 F% B$ |

    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。

& v) d% e" X5 ^$ C5 y6 u: N

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。

" }4 |; O% B6 S2 K/ \( q

' O  Y* \8 T/ L

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

    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。

+ k; U, b: o$ r8 u7 n3 R4 H线与
6 C* M. R# ~/ ^. _  D9 X/ c

    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。

7 G" J& Y2 G$ `& _7 T& K8 I

开漏输出
" I: U6 ]+ j+ C2 D+ U( _

    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。

( p  y9 F' N" w. D  \3 Z/ Y7 B

    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。

* |7 L: s& G2 g; Q( R1 @0 Z$ z

* ?3 L8 _+ ^, l0 ]/ F" t' k: B+ [

    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。

' G; X! u8 N8 r, F

# h5 O$ K9 {; }! S

    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。

    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。

6 D) z& V1 a, V' B% ?) w% z

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。

. I$ G' U+ n2 c8 e) B* R8 M3 b; L$ x

" I' ^7 R! [4 o% k5 |  G# t9 j

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, g2 _- a+ V1 {; L' |7 H
6 d$ u' `. S* r# g