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STM32的8种GPIO输入输出模式详细分析

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楼主
ID:286222 发表于 2018-2-28 11:34 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
STM32的8种GPIO输入输出模式详细分析
详细介绍了stm32的GPIO的输入输出各种参数,具有很高的参考价值

浮空,顾名思义就是浮在空中,上面用绳子一拉就上去了,下面用绳子一拉就沉下去了.     
开漏,就等于输出口接了个 NPN 三极管,并且只接了 e,b.  c 极  是开路的,你可以接一个电阻到 3.3V,也可以接一个电阻到 5V,这样,在输出 1 的时候,就可以是5V 电压,也可以是 3.3V 电压了.但是不接电阻上拉的时候,这个输出高就不能实现了.     
推挽,就是有推有拉,任何时候 IO 口的电平都是确定的,不需要外接上拉或者下拉电阻.   


(1)GPIO_Mode_AIN  模拟输入   
(2)GPIO_Mode_IN_FLOATING  浮空输入   
(3)GPIO_Mode_IPD  下拉输入   
(4)GPIO_Mode_IPU  上拉输入   
(5)GPIO_Mode_Out_OD  开漏输出   
(6)GPIO_Mode_Out_PP  推挽输出   
(7)GPIO_Mode_AF_OD  复用开漏输出   
(8)GPIO_Mode_AF_PP  复用推挽输出   

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。   

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:   
1.  利用外部电路的驱动能力,减少 IC内部的驱动。当 IC内部MOSFET导通时,驱动电流是从外部的 VCC 流经 R  pull-up  ,MOSFET 到 GND。IC 内部仅需很下的栅极驱动电流。   
2.  一般来说,开漏是用来连接不同电平的器件,匹配电平用的,因为开漏引脚不连接外部的上拉电阻时,只能输出低电平,如果需要同时具备输出高电平的功能,则需要接上拉电阻,很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压,便可以改变传输电平。比如加上上拉电阻就可以提供 TTL/CMOS 电平输出等。(上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的沿的速度  。阻值越大,速度越低功耗越小,所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。)   
3.  OPEN-DRAIN 提供了灵活的输出方式,但是也有其弱点,就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电,所以当电阻选择小时延
时就小,但功耗大;反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求,则建议用下降沿输出。   
4.  可以将多个开漏输出的 Pin,连接到一条线上。通过一只上拉电阻,在不增加任何器件的情况下,形成“与逻辑”关系。这也是 I2C,SMBus 等总线判断总线占用状态的原理。补充:什么是“线与”?:   在 一 个 结 点 ( 线 ) 上 ,  连 接 一 个 上 拉 电 阻 到 电源  VCC  或  VDD  和  n  个  NPN  或  NMOS  晶体管的集电极  C  或漏极  D,  这些晶体管的发射极  E  或源极  S  都接到地线上,  只要有一个晶体管饱和,  这个结点(线)就被拉到地线电平上.  因为这些晶体管的基极注入电流(NPN)或栅极加上高电平(NMOS),晶体管就会饱和,  所以这些基极或栅极对这个结点(线)的关系是或非  NOR  逻辑.  如果这个结点后面加一个反相器,  就是或  OR  逻辑.   其实可以简单的理解为:在所有引脚连在一起时,外接一上拉电阻,如果有一个引脚输出为逻辑 0,相当于接地,与之并联的回路“相当于被一根导线短路”,所以外电路逻辑电平便为 0,只有都为高电平时,与的结果才为逻辑 1。   

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。   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   
(3)带下拉输入_IPD——  IO内部下拉电阻输入   
(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   
(7)复用功能的推挽输出_AF_PP  ——片内外设功能(I2C的SCL,SDA)   
(8)复用功能的开漏输出_AF_OD——片内外设功能(TX1,MOSI,MISO.SCK.SS)   
STM32设置实例:   
(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);   
(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;

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沙发
ID:215465 发表于 2018-7-10 16:26 | 只看该作者
学习一下!
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板凳
ID:375028 发表于 2018-7-30 08:34 | 只看该作者
需要学习的东西的很多,知得参考。!!!
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地板
ID:355505 发表于 2018-7-30 10:23 | 只看该作者
刚刚入学32,很有帮助
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5#
ID:380802 发表于 2018-7-30 12:22 | 只看该作者
刚刚入学32,学习一下!
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