STM32IO口8种模式

短命女 2022-09-09 11:50 100阅读 0赞

1 、输入浮空

2 、输入上拉

3 、输入下拉

4 、模拟输入

5 、开漏输出

6 、推挽输出

7 、推挽式复用功能

8 、开漏复用功能

**IO端口基本结构：**

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**输入浮空   输入上拉   输入下拉这三种方式很好理解，不再过多解释**

> ** 模拟输入输出** 
> 
> 当  GPIO  引脚用于  ADC  采集电压的输入通道时，用作“模拟输入”功能，此时信号是不经过施密 特触发器的，因为经过施密特触发器后信号只有 0 、 1  两种状态，所以  ADC  外设要采集到原始的 模拟信号，信号源输入必须在施密特触发器之前。类似地，当 GPIO  引脚用于  DAC  作为模拟电 压输出通道时，此时作为“模拟输出”功能，DAC  的模拟信号输出就不经过双  MOS  管结构，模 拟信号直接输出到引脚。

> ** 复用功能输入** 
> 
> 与“复用功能输出”模式类似，在“复用功能输入模式”时， GPIO  引脚的信号传输到  STM32  其 
> 
> 它片上外设，由该外设读取引脚状态。 
> 
> 同样，如我们使用  USART  串口通讯时，需要用到某个  GPIO  引脚作为通讯接收引脚，这个时候 就可以把该 GPIO  引脚配置成  USART  串口复用功能，使  USART  可以通过该通讯引脚的接收远端数据。

> **推挽输出：**
> 
> 我们从“推挽”二字就可以大致理解，推：是将电平推到高电平   挽：是将电平挽到低电平
> 
> ![20210831212357911.png][]
> 
> **若INT端输入高电平(1),经过反向器，变为低电平(0),此时PMOS管导通，OUT输出高电平**
> 
> **(电流可达25mA),反之NMOS管导通输出低电平。**

> ** 开漏输出：**
> 
> 开漏输出只能输出低电平。(去掉了PMOS管）
> 
> ![20210831213723571.png][]
> 
> 开漏输出模式时，上方的 P-MOS 管完全不工作。如果我们控制输出为 0，低电平，则 P-MOS 管关闭，N-MOS 管导通，使输出接地，若控制输出为 1 (它无法直接输出高电平) 时，则 P-MOS 管和 N-MOS 管都关闭，所以引脚既不输出高电平，也不输出低电平，为高阻态。为正常使用时必须外部接上拉电阻，参考图开漏电路 中等效电路。它具有“线与”特性，也就是说，若有很多 个开漏模式引脚连接到一起时，只有当所有引脚都输出高阻态，才由上拉电阻提供高电平，此高 电平的电压为外部上拉电阻所接的电源的电压。若其中一个引脚为低电平，那线路就相当于短路 接地，使得整条线路都为低电平，0 伏
> 
> 开漏输出一般应用在 I2C、SMBUS 通讯等需要“线与”功能的总线电路中。除此之外，还用在电 平不匹配的场合，如需要输出 5 伏的高电平，就可以在外部接一个上拉电阻，上拉电源为 5 伏， 并且把 GPIO 设置为开漏模式，当输出高阻态时，由上拉电阻和电源向外输出 5 伏的电平

> ** 复用功能输出**
> 
> “复用功能输出”中的“复用”是指  STM32  的其它片上外设对  GPIO  引脚进行控制，此时  GPIO  引 脚用作该外设功能的一部分，算是第二用途。从其它外设引出来的“复用功能输出信号”与 GPIO 本身的数据据寄存器都连接到双 MOS  管结构的输入中，通过图中的梯形结构作为开关切换选择。 例如我们使用 USART  串口通讯时，需要用到某个  GPIO  引脚作为通讯发送引脚，这个时候就可以把该 GPIO  引脚配置成  USART  串口复用功能，由串口外设控制该引脚，发送数据。

typedef enum
     { 
       GPIO_Mode_AIN = 0x0, // 模拟输入
       GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04, // 浮空输入
       GPIO_Mode_IPD = 0x28, // 下拉输入
       GPIO_Mode_IPU = 0x48, // 上拉输入
       GPIO_Mode_Out_OD = 0x14, // 开漏输出
       GPIO_Mode_Out_PP = 0x10, // 推挽输出
       GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C, // 复用开漏输出
       GPIO_Mode_AF_PP = 0x18 // 复用推挽输出
     } GPIOMode_TypeDef;

**在固件库中，GPIO 总共有 8 种细分的工作模式，稍加整理可以大致归类为以下三类：**

1. 输入模式 (模拟/浮空/上拉/下拉) 在输入模式时，施密特触发器打开，输出被禁止，可通过输入数据寄器
     GPIOx_IDR 读取 I/O 状 态。其中输入模式，可设置为上拉、下拉、浮空和模拟输入四种。上拉和下拉输入
    很好理解，默 认的电平由上拉或者下拉决定。浮空输入的电平是不确定的，完全由外部的输入决定，一般接按
     键的时候用的是这个模式。模拟输入则用于 ADC 采集。
    
    2.输出模式 (推挽/开漏) 在输出模式中，推挽模式时双 MOS 管以轮流方式工作，输出数据寄存器 GPIOx_OD
    可控制 I/O 输出高低电平。开漏模式时，只有 N-MOS 管工作，输出数据寄存器可控制 I/O 输出高阻态或低
     电平。输出速度可配置，有 2MHz10MHz50MHz的选项。此处的输出速度即 I/O 支持的高低电平 状态最高切换
    频率，支持的频率越高，功耗越大，如果功耗要求不严格，把速度设置成最大即可。在输出模式时施密特触发
    器是打开的，即输入可用，通过输入数据寄存器 GPIOx_IDR 可读取 I/O 的实际状态。
    
    
    3.复用功能 (推挽/开漏) 复用功能模式中，输出使能，输出速度可配置，可工作在开漏及推挽模式，但是输出
    信号源于其 它外设，输出数据寄存器 GPIOx_ODR 无效；输入可用，通过输入数据寄存器可获取 I/O 实际状 
    态，但一般直接用外设的寄存器来获取该数据信号。通过对 GPIO 寄存器写入不同的参数，就可以改变 GPIO 
    的工作模式，再强调一下，要了解具体 寄存器时一定要查阅《STM32F10X-中文参考手册》中对应外设的寄存器
    说明。在 GPIO 外设中， 控制端口高低控制寄存器 CRH 和 CRL 可以配置每个 GPIO 的工作模式和工作的速
    度，每 4 个位 控制一个 IO，CRH 控制端口的高八位，CRL 控制端口的低 8 位，具体的看 CRH 和 CRL 的
    寄存 器描述。

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