
stm32的GPIO的配置模式有好几种,包括: 1. 模拟输入; 2. 浮空输入; 3. 上拉输入; 4. 下拉输入; 5. 开漏输出; 6. 推挽输出; 7. 复用开漏输出; 8. 复用推挽输出 如图是GPIO的结构原理图: ![]() ; H+ u3 D/ T% n- p, v' i ![]() 1.模拟输入 0 S# S% ?7 ]: i7 ^6 N+ H4 n# X从上图我们可以看到,我觉得模拟输入最重要的一点就是,他不经过输入数据寄存器,所以我们无法通过读取输入数据寄存器来获取模拟输入的值,我觉得这一点也是很好理解的,因为输入数据寄存器中存放的不是0就是1,而模拟输入信号不符合这一要求,所以自然不能放进输入数据寄存器。该输入模式,使我们可以获得外部的模拟信号。 ) j" H5 {) ?8 w! w$ Z2.浮空输入 7 ]- A- R( H. {4 i0 ^' B该输入状态,我的理解是,它的输入完全由外部决定,我觉得在数据通信中应该可以使用该模式。应为在数据通信中,我们直观的理解就是线路两端连接着发送端和接收断,他们都需要准确获取对方的信号电平,不需要外界的干预。所以我觉得这种情况适合浮空输入。比如我们熟悉的I2C通信。 3上拉输入 # f% J0 w. ~8 A4 C y% q# X9 _上拉输入就是在输入电路上使用了上拉电阻。这种模式的好处在于我们什么都不输入时,由于内部上拉电阻的原因,我们的处理器会觉得我们输入了高电平,这就避免了不确定的输入。这在要求输入电平只要高低两种电平的情况下是很有用的。 / ^! y w1 ]- K1 D" x1 Z3 o% P4下拉输入 和上拉输入类似,不过下拉输入时,在外部没有输入时,我们的处理器会觉得我们输入了低电平。 . X9 [/ I( ?' `" I1 Q0 y" C4 p/ q) t8 I5开漏输出 开漏输出,输出端相当于三极管的集电极,所以适合与做电流驱动的应用。要得到高电平,需要上拉电阻才可以。 6 h; c8 K$ P6 K9 q# J: T ^3 Z$ F6推挽输出 : _8 z$ [: a- y; G% [! b推挽输出使用了推挽电路,结合推挽电路的特性,它是由两个MOSFET组成,一个导通的同时,另外一个截至,两个MOSFET分别连接高低电平,所以哪一个导通就会输出相应的电平。推挽电路速度快,输出能力强,直接输出高电平或者低电平。 & h2 g! @* s- t7 v. [4 e5 @2 v7复用开漏和复用推挽 我们知道这只是对GPIO的复用而已。使普通的GPIO具有了别的功能。 4 @, C* \5 q- I }2 O4 D7 g& Z y0 c3 ^. @ 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。 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。 详细理解: ![]() ![]() 7 H& x4 O+ ~" E" ] 如图所示,推挽放大器的输出级有两个"臂"(两组放大元件),一个"臂"的电流增加时,另一个"臂"的电流则减小,二者的状态轮流转换。对负载而言,好像是一个"臂"在推,一个"臂"在拉,共同完成电流输出任务。当输出高电平时,也就是下级负载门输入高电平时,输出端的电流将是下级门从本级电源经VT3拉出。这样一来,输出高低电平时,VT3 一路和 VT5 一路将交替工作,从而减低了功耗,提高了每个管的承受能力。又由于不论走哪一路,管子导通电阻都很小,使RC常数很小,转变速度很快。因此,推拉式输出级既提高电路的负载能力,又提高开关速度。 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). 开漏形式的电路有以下几个特点:
关于推挽输出和开漏输出,最后用一幅最简单的图形来概括: ![]() ![]() 该图中左边的便是推挽输出模式,其中比较器输出高电平时下面的PNP三极管截止,而上面NPN三极管导通,输出电平VS+;当比较器输出低电平时则恰恰相反,PNP三极管导通,输出和地相连,为低电平。右边的则可以理解为开漏输出形式,需要接上拉。 浮空输入: 对于浮空输入,一直没找到很权威的解释,只好从GPIO的结构原理图中去理解了 + L" l+ t9 B, m6 e; I1 P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。 ! N& E2 @# C- x' |, w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) 最后总结下使用情况: 在STM32中选用IO模式 (1)浮空输入_IN_FLOATING ——浮空输入,可以做KEY识别,RX1 (2)带上拉输入_IPU——IO内部上拉电阻输入& k: J+ V2 ^" P) `/ l+ Z6 `. N (3)带下拉输入_IPD—— IO内部下拉电阻输入9 h8 @( f5 h# D6 _ (4)模拟输入_AIN ——应用ADC模拟输入,或者低功耗下省电 (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 (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9 c8 Y: X. ~4 K, K E (7)复用功能的推挽输出_AF_PP ——片内外设功能(I2C的SCL,SDA)" |: \! S% s% X* k& s# P (8)复用功能的开漏输出_AF_OD——片内外设功能(TX1,MOSI,MISO.SCK.SS)# D% R4 l/ R! v9 R% w. B1 Z 7 o4 O2 |' c/ N: Z/ M STM32设置实例:- c' b' |/ M& C3 \" b3 D* j" }7 T 9 u9 i' F6 n! z: W" n6 {' U. D (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);+ A/ ^/ Y1 o% r0 Q (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; 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。& l% d# H* ?- I7 X 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。( [" h* k; J# J' c' Y2 U 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。 0 ]# u/ r/ L; ]; n& c: J' r" r( O2 ` 注意如果有多个复用功能模块对应同一个引脚,只能使能其中之一,其它模块保持非使能状态。 |