概述

    本章主要GPIO输出模式下不同配置的说明。

   

生成例程

   使用STM32CUBEMX生成例程，这里使用NUCLEO-L476RG开发板,因为我这只有这款板子的主频较快。

不同速率对应的波形

    以PC3为例，在推挽输出无上下拉情况下，输出速率主要有4种，一般的低端MCU只有3种，没有Very High。

LOW速率
3 ^/ K6 Q6 q$ f) y' A
0 ^* d, x( j/ L+ p0 E( C  q/ ]

Medium速率

2 }' v' {1 N& u# M

High速率

+ t; a; p! p! u- E9 t

5 [  R/ f  T2 ]1 ZVery High速率
) @" X9 f  f+ C; d) d3 r# [
% B* t! n" w8 S" I. |( z

$ [% X, j$ g" N8 k$ n* \6 J

    可以看到，在不同速率下，端口的反应速度不一样，设置最大输出速率越大，响应越快，对应的噪声也就越大。

输出方式
7 U5 W+ g& x$ f5 o1 t5 ~: a( e

$ a9 V" w2 k) w

    在上图中，P-MOS带了一个⚪，说明是低电平导通。

    上图是GPIO的示意图，有输入和输出，如果简化为输出，则如下所示。

; ^+ t; y5 f2 ~: V: k- e4 {, b, _

推挽输出

    推挽输出的内部电路大概是下图这个样子，由一个P-MOS和一个N-MOS组合而成，同一时间只有一个管子能够进行导通。

5 y  X( u, V- b' o& M% Y5 \* h  v

+ b! x* Z) R0 \

    当输出高电平时候，P-MOS导通，N-MOS截至，此时电源电流入R5。

3 \5 H! z' E, Z: \0 v* S) x; U" G$ ~

    当输出低电平时候，N-MOS导通，P-MOS截至，此时电流流入R5的为0。

6 c7 D5 y6 T9 f线与
2 Y' {- q/ X% N+ f8 R

    推挽输出高电平与电源电压基本上没有压差

    高低电平的驱动能力较强，推挽输出的电流都能达到几十mA。

    但是无法进行线与操作，做进行线与操作，那么电源和地就会短路，因为mos管电阻很小。

    看下图可以得知，电流通过Q3的P-MOS流到Q2的N-MOS，最终回到地。

开漏输出
+ i. o2 e, ]$ s2 C8 V- I9 |

    开漏输出又叫漏极开漏输出简化后可以看作如下的示意图。

( d) w' G  U) U! ]/ |4 b

2 N: Z2 a, G6 @: x" N6 n

    若还是使用上面推挽的电路图，当N-MOS为低电平时候，那么他的输出就是一个高阻态。

    可以看到，R5没有电流通过，电压也是接近于0，所以GPIO无法对外输出高电平。

  H+ V8 }9 J* X8 _8 [: H6 c

# e2 r" a+ u; b  h) a& G

    此时需要增加一个上拉，这样的话上拉的电流就会流出去。

    所以在开漏输出情况下，需要增加一个上拉才能进行输出高电平。

    对于输出低电平，他和推挽输出差不多，电流通过N-MOS流到地中。

! X' T" J% z; |

" t6 N. x5 @3 T$ ?+ e: I9 [+ P! G

    上图是没有增加上拉，但是开漏输出模式都需要增加，增加上拉之后如下图所示。

    电流通过N-MOS流回地中。

% V3 w& l( e3 J' r3 `8 Z8 Z

, a8 W  L4 L4 y8 w( w输出电压
7 ]( F7 A  q: o2 W, U" g

    由于推挽输出在输出的时候是通过单片机内部的电压，所以他的电压是不能改变的。

    但是开漏输出是通过外部上拉的电压，所以可以改变开漏输出模式下的电压大小。

    下图是当上拉为5V时候，也是可以驱动出去的，这个上拉电压最大值需要看单片机的耐压。

, v. v. \6 \, B& J0 f

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& P0 i3 I2 o8 a. s$ @
2 z. u, o- V! g; d' }6 F7 p