STMCU小助手
发布时间:2021-11-29 22:20
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stm32的引脚有两种用途:GPIO(general purpose io)和AFIO(alternate function io)% X$ O, O6 V' }( J9 U 对于一些引脚(视芯片而定),这两种用途都没有,如在64脚产品中,OSC_IN/OSC_OUT与作为GPIO端口的PD0/PD1共用一样的引脚,而在100、144引脚产品中,这四个功能各有引脚与之对应,不互相冲突,所以OSC_IN/OSC_OUT既不作GPIO也不作AFIO,当然,这样的引脚不是讨论重点。 2 R- @' O7 }6 P0 b1 C 1、引脚的配置! ~+ A. E% L+ I5 s 1 }- S2 n) e* n v* ~% r9 @$ _" w1 ` 不论是作GPIO还是做AFIO,都要对引脚进行配置。在固件库函数中,用GPIO_Init()函数对引脚进行配置,并不是说这个函数带了“GPIO”字样就是要当做GPIO来用,而是把它纳入GPIO的范畴来讨论。* D# |9 j# w; Q 所谓配置,就是引脚上的片上资源连接方式,如上拉电阻、密特触发等等。理解了配置,也就能明白配置与模式的区别。 & D& o" k$ r' B6 p$ W O: J$ p 特别得,在下文中将会专门讨论一下输出配置中的推挽与开漏。 8 i; j0 h- a3 ]) @- k) G$ K4 W 2、复用功能 , g0 i6 S0 F( D. h 复用功能有两种:没有重映像、重映像(包括部分重映像、完全重映像),使用引脚用作AFIO功能,同样需要对其进行配置。; d( e1 g0 m' I' t. \7 E
这三句话来自参考手册,但我对第一句和注意有疑问,第三节讲。如果把端口配置成复用输出功能,则引脚和输出寄存器断开,并和片上外设的输出信号连接。输入配置则与GPIO没有区别。 为什么输出模式有专门的复用模式而输入则没有呢。因为输出是由芯片内部电路驱动的,必须选择这个驱动来自哪一个外设,是GPIO还是复用此管脚的其他外设,也就是选择该管脚在内部是与哪个外设相连的,不说明这个就会发生信号的错乱。而输入则不同了,输入信号是由芯片外的信号驱动的,虽然该信号进入芯片内部后可能有不同的去向,但不需要对此进行配置,因为不会发生信号的冲突,最坏的情况就是多驱动了个寄存器而已。事实上,当将引脚作为GPIO输入时,相应的AFIO外设是处在关闭的状态,并不会耗电;当引脚作为AFIO的输入时,可能GPIO是读不进来的,这是我猜的,没有验证,能不能读进来无所谓的,不必纠结于此。" S2 E# p# A$ H* W ?1 h 8 y9 g8 B' z( N S' e4 w& ]9 ^
若选择了复用,则默认是没有重映像的,可以直接使用外设,不需要再软件做设置。 3 f4 ]! L2 @( ^/ U 但若要重映射,则需要简单设置一下, 先要配置重映射后对应的管脚,可参看参考手册或数据手册引脚定义章节,开AFIO时钟,使能重映射。例如重映射USART1,全部代码如下: RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); ! w: V' m) e( Q1 D" ]# { /*对寄存器AFIO_EVCR,AFIO_MAPR和AFIO_EXTICRX进行读写操作前,即重映射和选择外部中断线前,应当首先打开AFIO的时钟*/7 ~8 t. ]; I" ~8 Q( G! ^, S& Y5 q# Y
这就完成了IO口的配置和重映射,下边再配置相关的外设(USART1)就可以使用了。 外部中断线也是可以映射的,并且需要开AFIO时钟,不用GPIO_PinRemap函数,用GPIO_EXTILineConfig重映射引脚到中断线。其实与其说是映射,不如说是选择,选择引脚连接到外部中断线。 - G# \' D' s* a 重映射不是任意的,只能重映射到指定的管脚。 $ N4 z. u* B* f* D) c; K0 o5 v- b 3、关于第二节讲到那个疑问,为甚么不能配置成模拟输入?模拟输入与浮空什么区别?$ a0 E/ _: |/ J& W* c# } 答案是可以配置成模拟输入,官方3.5版固件库例子和alientek例程都是将ADC输入引脚配置成GPIO_Mode_AIN 那么配置成浮空行么,还能ADC么?
实验证明,这两种配置都能实现ADC。那么USART的Tx应配置成GPIO_Mode_IN_FLOATING,如果配置成GPIO_Mode_AIN,还能接受数据么?金牛板实验结果是不能,ST不我欺也。总之: 4 M" a+ W- Q" k 可以将引脚配置成模拟输入,使用相应的复用功能; 4 b, E0 Z7 c5 T9 c$ E# v2 k 浮空与模拟这两种配置是不同的。 ' t2 N( s$ @1 N6 z1 e& l 关于第二节里那个“注意“,我也不知道是什么意思。我猜测是这样的:打开某外设,这个外设将某引脚当做输入,我们偏偏把这个引脚配置为GPIO输出,这样可以操作GPIO来”欺骗“这个外设,这种用法应该是很微妙的。! q+ _! k# l5 V: Q2 j2 U 4、推挽与开漏( Q6 W) C+ M3 M) `) ^ l' ]' [ $ ^ n/ h" a) b* z1 j- p2 s 不仅仅stm32有这种配置,实际上,这两种已经广泛应用在很多场合。 推挽,又叫做推拉,是个很形象的名字,一般是指两个三极管(MOS管)分别受两互补信号(或者一个信号,但是用互补对管)的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止,这样的电路被称为推挽式(互补式):
这种电路在放大中通常被用作输出级,在STM32中,推挽配置就是这种,如图:
在相应位置1时,P-MOS导,通N-MOS截止,输出电压为VDD;在相应位置0时,N-MOS导通,P-MOS截止,输出电压为VSS,这就是所谓的推挽。是比较简单的。 4 I, ~' I" ~, g1 f3 G; {5 X$ W E. Z 而所谓的开漏(对三极管而言是开集,一样的原理),则要巧妙一些。所谓开漏电路概念中提到的“漏”就是指MOS FET的漏极。同理,开集电路中的“集”就是指三极管的集电极。开漏电路就是指以MOS FET的漏极为输出的电路。一般的用法是会在漏极外部的电路添加上拉电阻。完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻组成。2 M$ o. B* W3 } 对于stm32,开漏就是失能了P-MOS,这样,当相应位置1时,引脚实际上是处在了浮空的状态,而通过外接的上拉电阻,将其拉高。 这么做有如下的好处: 1 t: R5 m# l; \3 R8 t8 w4 k 1、可以将多个开漏输出的引脚,连接到一条线上。形成“与逻辑”关系。当多个引脚任意一个变低后,开漏线上的逻辑就为0了。这也是I2C,SMBus等总线判断总线占用状态的原理。2 c8 O8 Z( D1 u: a& L) V 2、 可以利用改变上拉电源的电压,改变传输电平。这样我们就可以用低电平逻辑控制输出高电平逻辑了。想想当初认为stm32输出3.3v电压带不动IRF540,就直接断定要重新选型,是错误的想法,只要将推挽输出变为开漏,再加上上拉到5v的电阻,就能解决这个问题。 顺便一提,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。反之亦然。 / P* _: l6 G- G i$ x |
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