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          詳解GPIO在STM32中的幾種工作模式

          作者: 時間:2017-10-14 來源:網絡 收藏

            一、推挽輸出:可以輸出高、低電平,連接數(shù)字器件;推挽結構一般是指兩個三極管分別受兩個互補信號的控制,總是在一個三極管導通的時候另一個截止。高低電平由IC的電源決定。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201710/366204.htm

            推挽電路是兩個參數(shù)相同的三極管或MOSFET,以推挽方式存在于電路中,各負責正負半周的波形放大任務,電路工作時,兩只對稱的功率開關管每次只有一個導通,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:輸出端相當于三極管的集電極,要得到高電平狀態(tài)需要上拉電阻才行。適合于做電流型的驅動,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,開漏是用來連接不同電平的器件,匹配電平用的,因為開漏引腳不連接外部的上拉電阻時,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,很好的一個優(yōu)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,就是帶來上升沿的延時。因為上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接到一條線上。通過一只上拉電阻,在不增加任何器件的情況下,形成“與邏輯”關系,即“線與”??梢院唵蔚睦斫鉃椋涸谒幸_連在一起時,外接一上拉電阻,如果有一個引腳輸出為邏輯0,相當于接地,與之并聯(lián)的回路“相當于被一根導線短路”,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。

            關于推挽輸出和開漏輸出,最后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三極管截止,而上面NPN三極管導通,輸出電平VS+;當比較器輸出低電平時則恰恰相反,PNP三極管導通,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:對于浮空輸入,一直沒找到很權威的解釋,只好從以下圖中去理解了

            

            由于浮空輸入一般多用于外部按鍵輸入,結合圖上的輸入部分電路,我理解為浮空輸入狀態(tài)下,IO的電平狀態(tài)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,讀取該端口的電平是不確定的。

            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:可以理解為口被用作第二功能時的配置情況(即并非作為通用IO口使用)

            六、總結在中選用IO模式

            1、浮空輸入_IN_FLOATING ——浮空輸入,可以做KEY識別,RX1

            2、帶上拉輸入_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(xiàn)輸出高電平。當輸出為1時,IO口的狀態(tài)由上拉電阻拉高電平,但由于是開漏輸出模式,這樣IO口也就可以由外部電路改變?yōu)榈碗娖交虿蛔?。可以讀IO輸入電平變化,實現(xiàn)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、設置實例:

            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,然后可以讀IO的值;使用GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_0);

            2、如果是無上拉電阻,IO默認是高電平;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(jù)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塊。

            2、作為普通GPIO輸出:根據(jù)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塊。

            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塊。

            4、作為內置外設的輸入:根據(jù)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塊。

            5、作為內置外設的輸出:根據(jù)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塊。

            注意如果有多個復用功能模塊對應同一個引腳,只能使能其中之一,其它模塊保持非使能狀態(tài)。比如要使用F103VBT6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并保持I2C2的非使能狀態(tài)。如果要使用STM32F103VBT6的47腳作為TIM2_CH3,則需要對TIM2進行重映射,然后再按復用功能的方式配置對應引腳。



          關鍵詞: STM32 GPIO

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