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STM32的I/O口的8种工作模式使用情况

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zero99 发布时间:2016-6-7 17:19
浮空,顾名思义就是浮在空中,上面用绳子一拉就上去了,下面用绳子一拉就沉下去了.  ( N& k8 V% a2 ]5 F
开漏,就等于输出口接了个NPN三极管,并且只接了e,b. c极 是开路的,你可以接一个电阻到3.3V,也可以接一个电阻到5V,这样,在输出1的时候,就可以是5V电压,也可以是3.3V电压了.但是不接电阻上拉的时候,这个输出高就不能实现了.  7 s/ r, E' o2 ^2 z3 V  s4 m
推挽,就是有推有拉,任何时候IO口的电平都是确定的,不需要外接上拉或者下拉电阻. * o. d3 i9 |) d/ ~1 d& X

, ~: D% f" ]" B! ]% u& K' ^. `5 U( G1 {
(1)GPIO_Mode_AIN 模拟输入
8 t- z  {& M  T! ]1 ^; O$ v(2)GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入 6 V0 @% c8 U, p: I
(3)GPIO_Mode_IPD 下拉输入 ! t: f' q/ e/ \% l& _; j
(4)GPIO_Mode_IPU 上拉输入 ; }% Y. r. k& l4 Y* w
(5)GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出
2 M6 _+ E% `  A: K(6)GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出 7 x) r2 v+ }( |1 i
(7)GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出 ) G9 G8 V* }( L' ~
(8)GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出
; |: ]5 H  N) H4 i; u5 N5 W
3 \% `, [# }7 o4 A) S推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时,两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小、效率高。输出既可以向负载灌电流,也可以从负载抽取电流。推拉式输出级既提高电路的负载能力,又提高开关速度。
0 M  \% u6 M5 c6 J- r) W
. Z0 w& ]/ \1 s  J开漏输出:输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内). ( V* y: i7 P( R9 w
开漏形式的电路有以下几个特点:
# g3 v$ p! d, s" Y1. 利用外部电路的驱动能力,减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时,驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up ,MOSFET到GND。IC内部仅需很下的栅极驱动电流。
1 X. q" s  Y6 x7 J: E9 K& x- Y2 x# R2. 一般来说,开漏是用来连接不同电平的器件,匹配电平用的,因为开漏引脚不连接外部的上拉电阻时,只能输出低电平,如果需要同时具备输出高电平的功能,则需要接上拉电阻,很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压,便可以改变传输电平。比如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。(上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的沿的速度 。阻值越大,速度越低功耗越小,所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。)
: N& p& G! n  U* m3. OPEN-DRAIN提供了灵活的输出方式,但是也有其弱点,就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电,所以当电阻选择小时延时就小,但功耗大;反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求,则建议用下降沿输出。
$ x; I5 ~$ D. L  y/ B1 C, {4. 可以将多个开漏输出的Pin,连接到一条线上。通过一只上拉电阻,在不增加任何器件的情况下,形成“与逻辑”关系。这也是I2C,SMBus等总线判断总线占用状态的原理。补充:什么是“线与”?:
! I1 f& {' c, V3 ^# ?  ]在一个结点(线)上, 连接一个上拉电阻到电源 VCC 或 VDD 和 n 个 NPN 或 NMOS 晶体管的集电极 C 或漏极 D, 这些晶体管的发射极 E 或源极 S 都接到地线上, 只要有一个晶体管饱和, 这个结点(线)就被拉到地线电平上. 因为这些晶体管的基极注入电流(NPN)或栅极加上高电平(NMOS),晶体管就会饱和, 所以这些基极或栅极对这个结点(线)的关系是或非 NOR 逻辑. 如果这个结点后面加一个反相器, 就是或 OR 逻辑.
1 x, f9 U, h4 ~, b* Z) ^+ J! E其实可以简单的理解为:在所有引脚连在一起时,外接一上拉电阻,如果有一个引脚输出为逻辑0,相当于接地,与之并联的回路“相当于被一根导线短路”,所以外电路逻辑电平便为0,只有都为高电平时,与的结果才为逻辑1。 - h1 B* d$ q& {5 ^( G) P8 B! z" K

# ]6 f3 R9 A* d, m. d/ i6 W由于浮空输入一般多用于外部按键输入,结合图上的输入部分电路,我理解为浮空输入状态下,IO的电平状态是不确定的,完全由外部输入决定,如果在该引脚悬空的情况下,读取该端口的电平是不确定的。 ( K8 N0 K2 G2 T  b! S
上拉输入/下拉输入/模拟输入:这几个概念很好理解,从字面便能轻易读懂。
4 ~: F* t% d# A& U5 H$ l/ \- {6 c复用开漏输出、复用推挽输出:可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况(即并非作为通用IO口使用) : k) U% q, i' W+ x; Y9 r
最后总结下使用情况:
/ d2 X" W4 l! m+ ~7 g0 }7 i在STM32中选用IO模式
( c+ @  |! G7 l4 R3 g4 E(1) 浮空输入_IN_FLOATING ——浮空输入,可以做KEY识别,RX1 3 l& \) T" R( x" Q* S( D
(2)带上拉输入_IPU——IO内部上拉电阻输入
. ]& n! {1 S5 p& I" f2 Z(3)带下拉输入_IPD—— IO内部下拉电阻输入
9 Z$ b/ T; K1 B# T7 s/ X' h(4) 模拟输入_AIN ——应用ADC模拟输入,或者低功耗下省电 7 W/ ?! @' H8 z; W& n5 G
(5)开漏输出_OUT_OD ——IO输出0接GND,IO输出1,悬空,需要外接上拉电阻,才能实现输出高电平。当输出为1时,IO口的状态由上拉电阻拉高电平,但由于是开漏输出模式,这样IO口也就可以由外部电路改变为低电平或不变。可以读IO输入电平变化,实现C51的IO双向功能
; [8 D- u- b4 i  e8 k5 {(6)推挽输出_OUT_PP ——IO输出0-接GND, IO输出1 -接VCC,读输入值是未知的 ) T8 `/ W; |0 A3 \& K
(7)复用功能的推挽输出_AF_PP ——片内外设功能(I2C的SCL,SDA) / I  I5 a) }+ r8 K/ y
(8)复用功能的开漏输出_AF_OD——片内外设功能(TX1,MOSI,MISO.SCK.SS) 4 I2 G5 d7 g; s' K
STM32设置实例:
4 T2 l# T# l$ t7 Z7 _. U(1)模拟I2C使用开漏输出_OUT_OD,接上拉电阻,能够正确输出0和1;读值时先GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);拉高,然后可以读IO的值;使用GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_0);
0 m( Z" R) i$ i7 x! h# @5 A(2)如果是无上拉电阻,IO默认是高电平;需要读取IO的值,可以使用带上拉输入_IPU和浮空输入_IN_FLOATING和开漏输出_OUT_OD;(转自冰封嗜魔)
% S# m, d* F- j9 `3 }% u  H) _: `& |, ?

7 p$ P* `8 c9 N# i" r
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