1. 引言
从 STM32F0 部分型号开始，比如 STM32F04x 和 STM32F09x，STM32 越来越多的型号具有了空片检测（Empty Check）功能。以前，STM32 的启动由 BOOT0 和 BOOT1来决定，在引入了空片检测功能之后，则在 BOOT0=0 的情况下，还需要分两种情况：一是内部已经存在代码，则从用户存储区启动；二是如果是空片，则从系统存储区启动，执行内部 Bootloader。它带来什么好处呢？客户如果是空片上板，无需对 BOOT0 引脚进行跳线，就可以直接使用内部 Bootloader 进行串口或其他通讯口进行代码烧录了，可以说非常地方便。但是，这同时为 GPIO 的设计带来一个非常大的风险，在电路设计时需要引起注意，做好相应的措施。
2. 问题
2.1. 问题起源
某客户在其产品的设计中，使用 STM32G0B1RET6。有一天，客户工程师在测试电流的时候，无意间发现一个情况，说“有个比较奇怪的情况，STM32G0B1 没有烧录代码的情况下，会比有烧录代码的情况下电流多了几十毫安。”按我们以往的认知，在没有烧录代码的情况下，没有任何操作，不该会出现这种情况啊。那么这是什么情况呢？
2.2. 问题分析
测量 STM32G0B1 在没有烧录代码下的 GPIO 在悬空下的电平，可以发现有部分GPIO 呈现为高电平，比如 PA2/PA3 和 PA9/PA10。而客户在 PA9 上接了一个外部驱动电路，由高电平驱动，所以 PA9 的高电平，带动了该部分电路的工作，导致了电流的增加。
从参考手册 RM0444 的 GPIO 一章，我们知道 STM32G0 的 GPIO 在上电后应该为模拟状态，所以这些呈现高电平的 GPIO 显得有点奇怪。
突然想起 STM32F091 等型号早就已经有的空片检测功能，就继续查看 STM32G0 的参考手册 RM0444 的 “Memory and bus architecture”一章，果然，发现 STM32G0 系列同样拥有空片检测功能。也就是说，STM32G0B1 在没有烧录代码的情况下，它是要到系统存储区去执行内部 Bootloader 的。
此时，需要打开应用笔记 AN2606《STM32 微控制器系统存储器自举模式》了解一下STM32G0B1 在系统 Bootloader 下 GPIO 的状态。
由于之前已经检测到 PA2/PA3 和 PA9/PA10 为高电平，而这两个引脚对刚好是Bootloader 中所用到 USART1 和 USART2 对应的 GPIO 引脚。于是，检查其在Bootloader 中的配置状态，请参考图 1。





从图 1 中可以了解到 PA2/PA3/PA9/PA10 均配置为复用推挽结构，带上拉电阻。其中 PA10/PA3为输入口，PA2/PA9 为输出口。
使用一个 1kΩ 的电阻来测量 PA9/PA10 的端口状态，来确定其高电平的来源。系统 VDD 的电压为 3.22V。
测量之前，需要了解一下 GPIO 的结构，如图 2。




从图 2 中可以得知，当作为输出时，端口上呈现的高电平来自 P-MOS 上的 VDDIOX；当作为输入时，端口上呈现的高电平来自上拉电阻上的 VDDIOX。下面来验证测试一下。
先对输出口 PA9 进行测量，使用 1kΩ 电阻串入 PA9 与 VSS 之间，并串上电流表，测得电流为 3.22mA。由 U=I·R 公式，刚刚好，总电阻 R = U / I = 3.22V ÷ 3.22mA = 1kΩ。也就是说，PA9 的高电平由推挽结构中的 P-MOS 连接的 VDDIOX提供，内部没有电阻。
再来对输入口 PA10 进行测量，使用 1kΩ 电阻串入 PA10 与 VSS 之间，并串上电流表，测得电流为 85.4uA。总电阻 R = U / I = 3.22V ÷ 85.4uA = 37.7kΩ，大于在外部串接的 1kΩ 电阻。也就是说，PA10 的高电平来自上拉电阻所连接的 VDDIOX，而且内部上拉电阻 RPU = 37.7kΩ - 1kΩ = 36.7kΩ。
多加一步再次确认输入口 PA10 的情况，这次不使用 1kΩ 电阻，而是直接将 PA10 串上电流表连接到 VSS，得到电流值为 87.7uA。内部上拉电阻 RPU = U / I = 3.22V ÷ 87.7uA = 36.7kΩ，与上面的测试是相同的。也符合 STM32G0B1 数据手册中内部上拉电阻的范围，如图3




完整版请查看：附件