STM32中GPIO的8種工作模式!

2021-08-29 13:50:02 字數 3143 閱讀 1103

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。

二、開漏輸出: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。

關於推挽輸出和開漏輸出,最後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。

三、浮空輸入:對於浮空輸入,一直沒找到很權威的解釋,只好從以下圖中去理解了

由於浮空輸入一般多用於外部按鍵輸入,結合圖上的輸入部分電路,我理解為浮空輸入狀態下,io的電平狀態是不確定的,完全由外部輸入決定,如果在該引腳懸空的情況下,讀取該埠的電平是不確定的。

四、上拉輸入/下拉輸入/模擬輸入:這幾個概念很好理解,從字面便能輕易讀懂。

五、復用開漏輸出、復用推挽輸出: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)

六、總結在stm32中選用io模式

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

3、帶下拉輸入gpio_ipd—— io內部下拉電阻輸入

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_out_pp ——io輸出0-接gnd, io輸出1 -接vcc,讀輸入值是未知的

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)

七、stm32設定例項:

1、模擬i2c使用開漏輸出_out_od,接上拉電阻,能夠正確輸出0和1;讀值時先gpio_setbits(gpiob, gpio_pin_0);拉高,然後可以讀io的值;使用gpio_readinputdatabit(gpiob,gpio_pin_0);

2、如果是無上拉電阻,io預設是高電平;需要讀取io的值,可以使用帶上拉輸入_ipu和浮空輸入_in_floating和開漏輸出_out_od;

八、通常有5種方式使用某個引腳功能,它們的配置方式如下:

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。

STM32中GPIO的8種工作模式!

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