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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:
: y6 {* C5 t, E* o4 Y: _5 b1、GPIO_Mode_AIN 模拟输入
- z7 b% U" G. c2、GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入
7 X% G& P9 z9 e3、GPIO_Mode_IPD 下拉输入
. F; p3 @0 O. W( |, m: I4、GPIO_Mode_IPU 上拉输入
: o5 d# N' x; K* c" K5、GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出
+ i2 V2 d4 [3 ]; C) f6、GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出 9 v7 L4 G6 N' `2 `2 a
7、GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出 : W8 g: f0 n- |
8、GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出   L  i' k% w! S! ?
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:
/ @4 G6 D8 F  f( ?" D; o& e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。 * Z  G1 r2 ^( q% M- v7 w( Z6 W
1、模拟输入
- |% K! o- r- n- ~6 RGPIO_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)。
/ w6 {  A" {9 e% `' w8 w
8 N  C& C( @: S& }2、浮空输入1 H( u4 B1 G  A6 j; X, K
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。: Q' e. R% }7 I; b
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。 . f' c2 Q5 ~+ \, A
3、上下拉输入
! l3 y8 z7 D& R; WGPIO_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。/ p5 X* f) o5 `* Y2 G
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。
& |2 a6 e, X. [; J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 d( r6 }- S( I. ^. \: W* ~7 F
) @5 |9 ^, }" y5 \3 j! a* [4、开漏输出
$ v. {! q4 B) z# \. X$ m" }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。
( J3 R" h/ u' u) G  U8 g' y. o开漏形式的电路有以下几个特点: 0 x/ c0 N( x7 [/ v2 S7 b. u
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。
& H1 @7 u5 J- M) L2 ~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。)
' T/ V. w, V$ }7 f- [- u9 n3、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。
, u, T) I% N% N4、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。8 O- I8 K! ^& b. W- f$ \$ u" O
% p" w1 z. W4 u5 x$ u, N* E& L
5、推挽输出
- G/ w7 e  r& _6 m+ I* X$ h  yGPIO_Mode_Out_PP推挽输出,可以输出高、低电平,连接数字器件。  Y  \. \0 J+ q% d& a3 V' y6 f: C0 Z/ d
2 X& c' l( f! e, r5 G# `, G7 `- V
6、复用开漏推挽输出
7 E) A  x* ^: h  V, |6 \. GGPIO_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。, Z5 f/ Q) B6 q
浮空输入:可以做KEY识别,RX1。
- `! z' s* {( m/ O6 ~上拉输入:IO内部上拉电阻输入。
$ V4 \2 B  l* f( p下拉输入:IO内部下拉电阻输入。
+ {8 r0 A- _# Q, Q5 X7 _模拟输入:应用ADC模拟输入,或者低功耗下省电。
2 v! F  A+ c8 |! z; Z1 e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。
4 f1 N% h3 M& \3 R
; ]+ u9 n. t* V7 b  V, v+ H推挽输出:IO输出0-接GND,IO输出1 -接VCC,读输入值是未知的。; H( u# J/ g! r/ k  F  U5 S' k
复用推挽输出:片内外设功能,I2C的SCL、SDA。
9 N$ |& M  l8 {: u1 V复用开漏输出:片内外设功能,TX1,MOSI,MISO.SCK.SS。9 x1 p2 _: V4 |4 \5 E( m
通常有5种方式使用某个引脚功能,它们的配置方式如下:9 ]# {5 ?2 p! N" s. X& C* Q. o1 I3 Y
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。
. v: A) z) T# s$ \  |$ D) g9 ~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。
4 @: p( x- ?. L* S4 F. E8 H3、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。
8 R2 Z# ?) N' o) f! h9 f' s# ~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。
+ l. A$ Q  B9 t2 |: _, [4 J$ N' k5、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。
4 p- B9 O: r4 S) O
. ^/ O' q) }( A
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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