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STM32单片机的八种IO口模式,你应该了解下

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STMCU-管管 发布时间:2020-11-2 18:35
在Cortex-M3里,对于GPIO的配置种类有8种之多:
1、GPIO_Mode_AIN 模拟输入
2、GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入
3、GPIO_Mode_IPD 下拉输入
4、GPIO_Mode_IPU 上拉输入
5、GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出
6、GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出
7、GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出
8、GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出
对于刚入门的新手,我想这几个概念是必须得搞清楚的,平时接触的最多的也就是推挽输出、开漏输出、上拉输入这三种,但一直未曾对这些做过归纳。因此,在这里做一个总结:
推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件;推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源低定。
1、模拟输入
GPIO_Mode_AIN模拟输入,即关闭施密特触发器,将电压信号传送到片上外设模块(不接上下拉电阻)。

2、浮空输入
GPIO_Mode_IN_FLOATING浮空输入。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。
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。 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。
3、上下拉输入
GPIO_Mode_IPD下拉输入,GPIO_Mode_IPU上拉输入。一般来讲,上拉电阻为1K-10K,电阻越小,驱动能力越强。
电阻的作用:防止输入端悬空,减少外部电流对芯片的干扰,限流,增加高电平输出时的驱动能力。
当GPIO引脚无输入时,上拉输入在默认状态下为高电平,下拉输入在默认状态下为低电平。

4、开漏输出
GPIO_Mode_Out_OD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较强,一般20mA以内。
开漏形式的电路有以下几个特点:
1、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。
2、 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。)
3、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。
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”?: 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。

5、推挽输出
GPIO_Mode_Out_PP推挽输出,可以输出高、低电平,连接数字器件。

6、复用开漏推挽输出
GPIO_Mode_AF_OD复用开漏输出,GPIO_Mode_AF_PP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。
浮空输入:可以做KEY识别,RX1。
上拉输入:IO内部上拉电阻输入。
下拉输入:IO内部下拉电阻输入。
模拟输入:应用ADC模拟输入,或者低功耗下省电。
开漏输出: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。

推挽输出:IO输出0-接GND,IO输出1 -接VCC,读输入值是未知的。
复用推挽输出:片内外设功能,I2C的SCL、SDA。
复用开漏输出:片内外设功能,TX1,MOSI,MISO.SCK.SS。
通常有5种方式使用某个引脚功能,它们的配置方式如下:
1、作为普通GPIO输入:根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入,同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
2、作为普通GPIO输出:根据需要配置该引脚为推挽输出或开漏输出,同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
3、作为普通模拟输入:配置该引脚为模拟输入模式,同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
4、作为内置外设的输入:根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入,同时使能该引脚对应的某个复用功能模块。
5、作为内置外设的输出:根据需要配置该引脚为复用推挽输出或复用开漏输出,同时使能该引脚对应的所有复用功能模块。

收藏 1 评论2 发布时间:2020-11-2 18:35

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2个回答
tgc617073916 回答时间:2020-11-2 23:08:30
学习学习
wyxy163@126.com 回答时间:2020-11-3 12:44:19
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