概述

    本章主要GPIO输出模式下不同配置的说明。

   

生成例程

   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。

不同速率对应的波形
; M& f+ o' M& y# z

    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。

; h# Y$ P% E$ k6 X8 B! g

7 R& I9 O- X4 m) A7 M4 P. b3 r

LOW速率
0 v& P* M# w5 g: C# I9 [

: ^6 b8 M2 R9 s/ w3 z# n

Medium速率

3 _0 d  A) m: }8 z9 u1 G) _0 m

0 F1 j) v' _' LHigh速率

Very High速率
: o2 c  V9 h6 d6 C9 I& d$ A' d5 r
1 x* S8 ?; |9 }1 }: X8 m

    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。

输出方式
! x% {" f1 K* n9 S1 ^$ R; ~3 _$ c. M
( s3 P" D$ R1 @8 B: V  E

( H; g) C) o$ h* @  n

    在上图中，P-MOS带了一个⚪，说明是低电平导通。

  L( B3 l5 j, h. H* N- j

/ V) P( g2 Q3 O9 C  s5 w+ e

    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。

/ f$ G) h, q, ?, V. 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。

& d& E* \) J; D- L* e" w+ ?

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

/ f( ?  J4 a" ?" x0 V9 k/ _

  `$ F0 V$ w1 h0 ?6 \

    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。

+ r) a: v' b5 @) P1 T3 l' C) o

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。

开漏输出

    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。

; V" R- H2 F, |3 i

    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。

    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。

    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。

$ E0 X/ {" _8 P' o3 z7 J

    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。

! `7 [  _7 m2 S% f+ T  e2 ~

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。

% U) n! c/ \* I* [, _1 F

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