执行硬件设置以及实现低功耗的STM32 GPIO配置

STMCU小助手 · 2022-07-26T13:51:12+00:00

引言, `- s8 `' q1 @+ G STM32微控制器通用输入/输出引脚（GPIO）提供许多与应用框架内外部电路相连接的方! t d U2 ^, R 法。本应用笔记提供有关GPIO配置的基本信息，以及硬件和软件开发人员使用GPIO引脚优 2 |4 o/ Z; R0 p- }. d, I8 i! j( `化其STM32 32-bit ARM Cortex MCUs电源性能的指南。 - p( O* T! ~% e2 v本应用笔记必须与www.st.com提供的相关STM32参考手册和数据表结合使用。 9 `( r# v9 Z6 i. O6 {; x& q, P7 R. Q! w2 P0 H$ c# D/ Y2 Q 1 u" W$ g* J" c 2 GPIO 主要特性 * d7 H) p! W9 S7 _# t: _6 ]+ F! MSTM32 GPIO具备下列特性：0 g- {" Q5 I5 P • $ Y1 N+ O9 E/ O5 e c7 {/ W6 z) M# A 输出状态：推挽或开漏 + 上拉/下拉，取决于GPIOx_mode、GPIOx_OTYPER、和 * N8 a8 Y" ^ ^' B' a! FGPIOx_PUPDR寄存器设置 - a) r1 E( P" u' @• & M( y5 U/ v& P( i 从输出数据寄存器GPIOx_ODR或外设（复用功能输出）输出数据$ g) Q) E* Y; }1 O8 O • 0 B t( V+ U) F( C7 w: O) R可为每个I/O（GPIOx_OSPEEDR）选择不同的速度 ! 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E' Z4 H1 ^& g 3 GPIO功能说明 ' a: M" L, F. a- t0 ^2 ^, ESTM32 GPIO可用于各种配置。每个GPIO引脚都可以通过软件在以下任何模式下单独配置： + _# ~- n& a, l! @+ j/ W• ' t4 R; E9 R8 A9 X1 S f; Z8 @) A 输入浮空 ; z# |% P5 L9 m$ {• ( j& O8 \) B/ U) W; {输入上拉- ~- s" z: d. U • 5 R2 d7 }; }/ ]8 m$ m 输入下拉: U# f0 h) o D8 |/ ~0 ?% [! N9 V • , Q$ k% \: j9 Y/ g! u/ [) t4 Q$ J模拟 - h+ Q0 _& D( i1 l• ( e! \1 H. Y$ D& D9 X9 D# n具有上拉或下拉功能的开漏输出; ^- ]2 Y |$ M • 8 `' R. @/ o% A. x b" r" q 具有上拉或下拉功能的推挽输出, m5 b- e' y" B! l3 L4 R • 9 m: Q" o+ V0 n7 D, N$ W5 W- f具有上拉或下拉功能的复用功能推挽 4 [7 [" B( i F5 X$ K T• $ A4 k& t: w$ J, U( p6 U具有上拉或下拉功能的复用功能开漏: Q2 U I; r% T5 v! s 3.1 GPIO缩写 # u. d$ R3 ^: V/ p Z d4 _+ W* E$ |STM32器件范围内有多种GPIO结构可供使用。每个结构都与选项列表相关联。" ]0 [7 C/ W8 ?9 M 表 1总结了适用于STM32产品的GPIO定义和缩写1 X. r, k2 s2 K. f- a 0 r8 U1 Y# o# [. M例如，以下描述涉及STM32数据表中的GPIO： 4 P. C+ N) P% `, T1 fPB1 I/O FT表示：" s; X5 F" r# f8 ^" f – PB1 I/O引脚：端口B位1输入/输出 * N9 G! s* P/ z( p% u– FT：5 V 容限( c: X8 O1 N% X& ?1 n4 C 在开始电路板设计之前，请务必参考STM32产品的数据表或STM32CubeMX工具，以检查与目 - G8 D7 h/ v4 ^# j8 A, L标应用程序一致的GPIO可用性。7 K4 C# r/ @% M: l 请参阅www.st.com/stm32上有关软件开发工具的部分。 " f! o7 u( B, a7 d( L, u, G9 d表1. GPIO结构列表 o4 m3 w: J& `! i O$ N+ k& d+ X 名称 0 n+ I3 ~; |) @% E. C& R( V" ~缩写定义 ! d. c9 G* }% V5 g) J8 v1 V) [/ ?9 [引脚类型 9 V# S6 M; I1 s0 yS & ]! ~" b9 m- m1 t2 c( p8 V电源引脚 ; V" e' t1 y% A8 M% U( eI K d4 X, N$ h) B, D仅输入引脚- c5 V( s" m+ r( \ I/O + C0 ~( m6 B4 }- _8 U& d 输入/输出引脚 $ }% W( P6 h6 }- X N1 UI/O 结构 1 N* n$ W+ C z$ s* q8 d0 iFT(1) 8 \- A P- j/ B8 b+ ~$ K! z 五伏容限I/O引脚 8 G8 r5 J$ Z" v; \. z2 vTT(1) 5 i3 d9 J0 ?+ O+ U$ O# m, K三伏容限I/O引脚 0 W1 F7 F1 ~- U D, y0 t0 P; t* ~TC . U7 L0 T: a5 A, e) _. Y9 B 三伏输入输出引脚（标准3.3 V I/O） + D# f5 e, Y0 T" r1 |. I( v8 a" R; vB 3 E4 W+ Z/ D' P: Q: V; i/ P 专用BOOT引脚 1 e# }. \; S; u+ T) yRST 7 j& H/ g/ \3 o- n7 S; y# I; u' {: ~配有内置弱上拉电阻的双向复位引脚 8 ]* ?. ]/ |4 x- M6 z' H' Z1 t引脚功能 ) o0 u% P: X0 x r6 B1 g复用功能通过GPIOx_AFR寄存器选择的功能! j/ m3 v9 o% m1 g7 `7 I6 f 其他功能通过外设寄存器直接选择和启用的功能) r0 r \- N9 O W1 L 1. FT和TT I/O的选项取决于具体器件。用户必须参考数据表中的定义。DocID029601 Rev 1 [English Rev 1] 9/31 5 Y! r4 G9 b" W/ v0 K' OAN4899 ! o0 g9 z/ M" f! _$ q, O; T" Y GPIO功能说明 + e, t1 P4 c9 W3 t30% Q3 V5 q" X. P+ p' T$ K 3.2 GPIO等效原理图 h$ S5 P- U( dSTM32产品集成了三个主要的GPIO基本结构： 8 q# _( z! H# U• 4 j) j/ F8 p% ?5 }三伏兼容（缩写为TC）。 ( G# \& U% ~9 J! O! K- G 图 1给出了等效的GPIO图结构。$ G" D$ h( P( x; V: k: T' v, A, o Y • 7 g' ^7 S# c4 j' B; ^ n7 s 三伏容限（缩写为TT）。 0 D% g. [! k1 W0 F. B/ u• " ?$ j. m' ~/ g" G, x5 l8 }) A- L 五伏容限（缩写为FT） 2 }9 f! t7 j; Q+ O 图 2给出了TT或FT等效的GPIO图结构。! U0 S" Z1 o0 j6 {4 Z% F 注：在图 1和图 2中，虚线框中的模拟开关是可选的。它的存在取决于要选用的STM32产品。有 5 v$ Y8 G8 a* ^/ E) d7 I: O关详细信息，请参见产品数据手册。 4 N9 N$ V9 \1 f2 E ~( j2 E3 j1 r6 t* `在图 1和图 2中，VDD供电可根据STM32产品选用VDD或者VDDIO2。有关详细信息，请参见产, G! r9 M7 |, C8 Q$ O9 m 品数据手册。 / ^# o( _# p0 B+ b图1. 三伏兼容的GPIO结构（TC） ' a5 r' r/ T Y! S0 k' o注：模拟域中的寄生二极管连接到VDDA并且不能用作保护二极管。* ~) b4 [4 @! l* n 在一些数据表和参考手册中称为VDD_FT的电压电平在ESD保护块内部。 ' o: y) ~, [# \1 T& T' v" [" B: IMSv46872V1 7 s: M" N' Q$ u9 i9 V1 _, I7 s6 OVDD ! ~/ j% b' n" W+ OI/Oᕋ㝐 ' X, g$ I' r8 e3 yVSS* U$ |* T* R6 |- O# Y! g& V4 c VDD$ d9 [/ R4 M) u" x# D6 R+ o* ~4 { PMOS ! g% x) F. k( ]! l% M4 ZNMOS* L! F" b5 B- v 䗉ޛ㕉ߨಞ/ w: S$ B7 j) a9 l0 D: C8 | 䗉࠰㕉ߨಞ 3 Z% H$ j1 W* V9 E# k j2 ?ሲ䙐/ީᯣ : d9 z3 M4 _* A& _! z7 c' m VSS ) f; `0 i. K/ g5 ]1 I t$ Y/ ~࠰㜳䗉ࣕ⭞གྷ ! B! U% o4 ?/ R$ j& gགྷ⭞ࣕ㜳䗉ޛ 0 }! o0 m1 w9 l VSS l$ x/ K, A, X' I! F, k⁗ᤕᔶީ # R$ Y% @1 j1 v, d2 T⁗ᤕIP8 y d% u/ o0 S9 _/ N6 s& N ⁗ᤕ 6 o. }* t6 n2 j9 r9 k. k* l; vVSS" U. p- }+ Z! } VDD 5 k1 d8 V8 |+ C9 Hᮦᆍ & v% y* I! Y! K2 s4 L. 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STMCU小助手发布时间：2022-7-26 21:51

技术帖
文章封面:
文章简介:	执行硬件设置以及实现低功耗的STM32 GPIO配置

引言
STM32微控制器通用输入/输出引脚（GPIO）提供许多与应用框架内外部电路相连接的方
法。本应用笔记提供有关GPIO配置的基本信息，以及硬件和软件开发人员使用GPIO引脚优
化其STM32 32-bit ARM Cortex MCUs电源性能的指南。
本应用笔记必须与www.st.com提供的相关STM32参考手册和数据表结合使用。

2 GPIO 主要特性
STM32 GPIO具备下列特性：
•
输出状态：推挽或开漏 + 上拉/下拉，取决于GPIOx_mode、GPIOx_OTYPER、和
GPIOx_PUPDR寄存器设置
•
从输出数据寄存器GPIOx_ODR或外设（复用功能输出）输出数据
•
可为每个I/O（GPIOx_OSPEEDR）选择不同的速度
•
输入状态：浮动、上拉/下拉、模拟量，取决于GPIOx_MODER、GPIOx_PUPDR和
GPIOx_ASCR寄存器设置
•
将数据输入到输入数据寄存器（GPIOx_IDR）或外设（复用功能输入）
•
置位和复位寄存器（GPIOx_ BSRR），对 GPIOx_ODR 具有按位写权限
•
锁定机制（GPIOx_LCKR），可冻结 I/O 端口配置
•
模拟功能选择寄存器（GPIOx_MODER和GPIOx_ASCR）
•
复用功能选择寄存器（GPIOx_MODER，GPIOx_AFRL，和GPIOx_AFRH）
•
快速翻转，每次翻转最快只需要两个时钟周期
•
引脚复用非常灵活，允许将 I/O 引脚用作 GPIO 或多种外设功能中的一种GPIO功能说明
AN4899
8/31 DocID029601 Rev 1 [English Rev 1]
3 GPIO功能说明
STM32 GPIO可用于各种配置。每个GPIO引脚都可以通过软件在以下任何模式下单独配置：
•
输入浮空
•
输入上拉
•
输入下拉
•
模拟
•
具有上拉或下拉功能的开漏输出
•
具有上拉或下拉功能的推挽输出
•
具有上拉或下拉功能的复用功能推挽
•
具有上拉或下拉功能的复用功能开漏
3.1 GPIO缩写
STM32器件范围内有多种GPIO结构可供使用。每个结构都与选项列表相关联。
表 1总结了适用于STM32产品的GPIO定义和缩写

例如，以下描述涉及STM32数据表中的GPIO：
PB1 I/O FT表示：
– PB1 I/O引脚：端口B位1输入/输出
– FT：5 V 容限
在开始电路板设计之前，请务必参考STM32产品的数据表或STM32CubeMX工具，以检查与目
标应用程序一致的GPIO可用性。
请参阅www.st.com/stm32上有关软件开发工具的部分。
表1. GPIO结构列表
名称
缩写定义
引脚类型
S
电源引脚
I
仅输入引脚
I/O
输入/输出引脚
I/O 结构
FT(1)
五伏容限I/O引脚
TT(1)
三伏容限I/O引脚
TC
三伏输入输出引脚（标准3.3 V I/O）
B
专用BOOT引脚
RST
配有内置弱上拉电阻的双向复位引脚
引脚功能
复用功能通过GPIOx_AFR寄存器选择的功能
其他功能通过外设寄存器直接选择和启用的功能
1. FT和TT I/O的选项取决于具体器件。用户必须参考数据表中的定义。DocID029601 Rev 1 [English Rev 1] 9/31
AN4899
GPIO功能说明
30
3.2 GPIO等效原理图
STM32产品集成了三个主要的GPIO基本结构：
•
三伏兼容（缩写为TC）。
图 1给出了等效的GPIO图结构。
•
三伏容限（缩写为TT）。
•
五伏容限（缩写为FT）
图 2给出了TT或FT等效的GPIO图结构。
注：在图 1和图 2中，虚线框中的模拟开关是可选的。它的存在取决于要选用的STM32产品。有
关详细信息，请参见产品数据手册。
在图 1和图 2中，VDD供电可根据STM32产品选用VDD或者VDDIO2。有关详细信息，请参见产
品数据手册。
图1. 三伏兼容的GPIO结构（TC）
注：模拟域中的寄生二极管连接到VDDA并且不能用作保护二极管。
在一些数据表和参考手册中称为VDD_FT的电压电平在ESD保护块内部。
MSv46872V1
VDD
I/Oᕋ㝐
VSS
VDD
PMOS
NMOS
䗉ޛ㕉ߨಞ
䗉࠰㕉ߨಞ
ሲ䙐/ީᯣ
VSS
࠰㜳䗉ࣕ⭞གྷ
གྷ⭞ࣕ㜳䗉ޛ
VSS
⁗ᤕᔶީ
⁗ᤕIP
⁗ᤕ
VSS
VDD
ᮦᆍ
VDDA
ᇺ⭕ӂᶷ㇗
ф⭫䱱
RPU
RPD
䗉ޛᮦᦤ
ᇺᆎಞ
䗉࠰ᮦᦤ
ᇺᆎಞ
࠰䗉
࡬᧝
⁗ᤕ
䘿Ԭ
ሲ䙐/ީᯣ
ESD
ؓᣚGPIO功能说明
AN4899
10/31 DocID029601 Rev 1 [English Rev 1]
图2. 三伏或五伏容限GPIO结构（TT或FT）
注：模拟域中的寄生二极管连接到VDDA并且不能用作保护二极管。
在一些数据表和参考手册中称为VDD_FT的电压电平在ESD保护块内部。
选择模拟选项后，由于引脚提供VDDA，FT I/O不再具有五伏容限。
注意：
TT或FT GPIO引脚没有内部保护二极管连接到电源（VDD）。过电压没有物理限制。因此，对
于需要限制电压阈值的应用，建议将外部二极管连接到VDD。