關於STM32中GPIO的8種工作模式

2021-07-09 14:37:53 字數 3404 閱讀 7883

i/o口是微控制器中非常常用的外設,stm32的i/o口有8種狀態,雖然一直在使用過程中沒有遇到什麼問題,但是一直都不是很清楚,因此這裡做乙個總結(實際上這裡的概念也是和stm8等其他微控制器,理解了這8中狀態,也就基本上理解了大部分i/o口)。

我們在庫檔案中的"stm32f10x_gpio.h"中可以看到如下**:

typedefenum

gpiomode_typedef;

上面因為是英文,不甚清晰,下面下面翻譯一下:

typedefenum

gpiomode_typedef;

在晶元資料中我們可以看到,i/o口的基本結構如下(5v相容i/o位的基本結構圖省略):

由於我們使用函式庫開發,因此本文就不再接掃具體的位操作了。

顧名思義,就是這個i/o口(input/output口)當作input使用,並且是模擬輸入。模擬輸入狀態下用來接受模擬量(電壓值),一般用於ad採集。

也叫懸浮輸入,一般把浮空輸入和上拉輸入做模擬學習。上拉輸入的時候,引腳內部有乙個上拉電阻通過開關連線到電源vdd,當引腳沒有和外部電路連線時,設定上拉輸入方式的i/o引腳電平是確定的高電平(相同的,下拉輸入就是確定的低電平)。而浮空輸入則不同,它的電瓶水hi不確定的,即使外部的乙個很小的輸入訊號都會使其發生改變。如果引腳設定為懸空的情況下,讀取該埠的電平是不確定的。

顧名思義,很好理解,可以參見3.2 浮空輸入

顧名思義,很好理解,可以參見3.2 浮空輸入

輸出端相當於三極體的集電極,要得到高電平狀態需要上拉電阻才行。適合於做電流型的驅動,其吸收電流的能力相對強(一般20ma以內)。開漏形式的電路有以下幾個特點:

1、利用外部電路的驅動能力,減少ic內部的驅動。當ic內部mosfet導通時,驅動電流是從外部的vcc流經上拉電阻、mosfet到gnd。ic內部僅需很小的柵極驅動電流。

2、一般來說,開漏是用來連線不同電平的器件,匹配電平用的,因為開漏引腳不連線外部的上拉電阻時,只能輸出低電平,如果需要同時具備輸出高電平的功能,則需要接上拉電阻,很好的乙個優點是通過改變上拉電源的電壓,便可以改變傳輸電平。比如加上上拉電阻就可以提供ttl/cmos電平輸出等。(上拉電阻的阻值決定了邏輯電平轉換的速度。阻值越大,速度越低功耗越小,所以負載電阻的選擇要兼顧功耗和速度。)

3、開漏輸出提供了靈活的輸出方式,但是也有其弱點,就是帶來上公升沿的延時。因為上公升沿是通過外接上拉無源電阻對負載充電,所以當電阻選擇小時延時就小,但功耗大;反之延時大功耗小。所以如果對延時有要求,則建議用下降沿輸出。

4、可以將多個開漏輸出連線到一條線上。通過乙隻上拉電阻,在不增加任何器件的情況下,形成"與邏輯"關係,即"線與"。可以簡單的理解為:在所有引腳連在一起時,外接一上拉電阻,如果有乙個引腳輸出為邏輯0,相當於接地,與之併聯的迴路"相當於被一根導線短路",所以外電路邏輯電平便為0,只有都為高電平時,與的結果才為邏輯1。

開漏輸出就是不輸出電壓,低電平時接地,高電平時不接地。如果外接上拉電阻,則在輸出高電平時電壓會拉到上拉電阻的電源電壓。這種方式適合在連線的外設電壓比微控制器電壓低的時候。輸出端出跟集電極開路十分相似,工作原理也是一樣的。不同的是,開漏輸出使用的場效電晶體,使用時要加上拉電阻。(挺繞的,有機會用具體工程來介紹)

推挽輸出可以輸出高、低電平,連線數字器件;推挽結構一般是指兩個三極體分別受兩個互補訊號的控制,總是在乙個三極體導通的時候另乙個截止。高低電平由ic的電源決定。

推挽電路是兩個引數相同的三極體或mosfet,以推挽方式存在於電路中,各負責正負半周的波形放大任務,電路工作時,兩隻對稱的功率開關管每次只有乙個導通,所以導通損耗小、效率高。輸出既可以向負載灌電流,也可以從負載抽取電流。推拉式輸出級既提高電路的負載能力,又提高開關速度。

關於推挽輸出和開漏輸出,用一幅最簡單的圖形來概括:該圖中左邊的便是推挽輸出模式,其中比較器輸出高電平時下面的pnp三極體截止,而上面npn三極體導通,輸出電平vs+;當比較器輸出低電平時則恰恰相反,pnp三極體導通,輸出和地相連,為低電平。右邊的則可以理解為開漏輸出形式,需要接上拉。

可以理解為gpio口被用作第二功能時的配置情況(即並非作為通用io口使用)。

與復用開漏輸出一樣,可以理解為gpio口被用作第二功能時的配置情況(即並非作為通用io口使用)。

1、浮空輸入gpio_in_floating ——浮空輸入,可以做key識別,rx1。

2、帶上拉輸入gpio_ipu——io內部上拉電阻輸入,有時也用作key是些。

3、帶下拉輸入gpio_ipd—— io內部下拉電阻輸入,有時也用作key是些。

4、模擬輸入gpio_ain ——應用adc模擬輸入,或者低功耗下省電。

5、開漏輸出gpio_out_od ——io輸出0接gnd,io輸出1,懸空,需要外接上拉電阻,才能實現輸出高電平。當輸出為1時,io口的狀態由上拉電阻拉高電平,但由於是開漏輸出模式,這樣io口也就可以由外部電路改變為低電平或不變。可以讀io輸入電平變化,實現c51的io雙向功能。

6、推挽輸出gpio_mode_out_pp ——io輸出0-接gnd, io輸出1 -接vcc,讀輸入值是未知的。用的最多了。

使用spi晶元等的時候,片選引腳就是該模式。

7、復用功能的推挽輸出gpio_af_pp ——片內外設功能(i2c的scl,sda)

8、復用功能的開漏輸出gpio_af_od——片內外設功能(tx1,mosi,miso.sck.ss)

在使用spi晶元的時候,sck miso mosi管教就是該模式

1、作為普通gpio輸入:根據需要配置該引腳為浮空輸入、帶弱上拉輸入或帶弱下拉輸入,同時不要使能該引腳對應的所有復用功能模組。

2、作為普通gpio輸出:根據需要配置該引腳為推挽輸出或開漏輸出,同時不要使能該引腳對應的所有復用功能模組。

3、作為普通模擬輸入:配置該引腳為模擬輸入模式,同時不要使能該引腳對應的所有復用功能模組。

4、作為內建外設的輸入:根據需要配置該引腳為浮空輸入、帶弱上拉輸入或帶弱下拉輸入,同時使能該引腳對應的某個復用功能模組。

5、作為內建外設的輸出:根據需要配置該引腳為復用推挽輸出或復用開漏輸出,同時使能該引腳對應的所有復用功能模組。

注意如果有多個復用功能模組對應同乙個引腳,只能使能其中之一,其它模組保持非使能狀態。比如要使用stm32f103vbt6的47、48腳的usart3功能,則需要配置47腳為復用推挽輸出或復用開漏輸出,配置48腳為某種輸入模式,同時使能usart3並保持i2c2的非使能狀態。如果要使用stm32f103vbt6的47腳作為tim2_ch3,則需要對tim2進行重對映,然後再按復用功能的方式配置對應引腳。

【end/2016-01-15】

STM32中GPIO的8種工作模式!

一 推挽輸出 可以輸出高 低電平,連線數字器件 推挽結構一般是指兩個三極體分別受兩個互補訊號的控制,總是在乙個三極體導通的時候另乙個截止。高低電平由ic的電源決定。推挽電路是兩個引數相同的三極體或 mosfet,以推挽方式存在於電路中,各負責正負半周的波形放大任務,電路工作時,兩隻對稱的功率開關管每...

STM32中GPIO的8種工作模式!

一 推挽輸出 可以輸出高 低電平,連線數字器件 推挽結構一般是指兩個三極體分別受兩個互補訊號的控制,總是在乙個三極體導通的時候另乙個截止。高低電平由ic的電源決定。推挽電路是兩個引數相同的三極體或mosfet,以推挽方式存在於電路中,各負責正負半周的波形放大任務,電路工作時,兩隻對稱的功率開關管每次...

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一 推挽輸出 可以輸出高 低電平,連線數字器件 推挽結構一般是指兩個三極體分別受兩個互補訊號的控制,總是在乙個三極體導通的時候另乙個截止。高低電平由ic的電源決定。推挽電路是兩個引數相同的三極體或mosfet,以推挽方式存在於電路中,各負責正負半周的波形放大任務,電路工作時,兩隻對稱的功率開關管每次...