GPIO工作原理

Posted 2023-04-14

参考技术A FT 5V容忍（3.3V，可以忍受5V）

推挽输出
可以输出强高低电平，连接数字器件
开漏输出
只可以输出强低电平，高电平得靠外部电阻拉高。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。适合做电流型的驱动，其吸收电流的能 力相对较强（一般20mA以内）。

每个GPIO端口的寄存器（一共有10个：4个32位配置寄存器，2个32位数据寄存器）
* 端口模式寄存器 (GPIOx_MODER)
* 端口输出类型寄存器 (GPIOx_OTYPER)
* 端口输出速度寄存器 (GPIOx_OSPEEDR)
* 端口上拉下拉寄存器 (GP|IOx_PUPDR)
* 端口输入数据寄存器 (GPIOx_IDR)
* 端口输出数据寄存器 (GPIOx_ODR)
* 端口置位/复位寄存器 (GPIOx_BSRR)
* 端口配置锁寄存器 (GPIOx_LCKR)
* 复用功能寄存器X2 (低位 GPIOx_AFRL & 高位 GPIOx_AFRH)
每组10个寄存器，可控制16位

所有I/O口都可以作为中断输入。

未完待续！

STM32--GPIO口的八种工作模式

GPIO的输入工作模式1——输入浮空模式：

GPIO_Mode_IN_FLOATING =0x04

工作原理:配置完相应寄存器为此工作模式后，高低电平信号通过1处的IO口输入进去，由于寄存器配置了的缘故VDD处上拉和下拉均为断开状态。通过TTL施密特触发器后进入到3（输入数据寄存器）中，然后由MCU将数据读取。

适用场景：一般多用于外部按键输入;

 

 

GPIO的输入工作模式2——输入上拉模式：

GPIO_Mode_IPU =0x48

工作原理:配置完相应寄存器为此工作模式后，高低电平信号通过1处的IO口输入进去，由于寄存器配置了的缘故VDD处上拉电阻（30K～50K）处于闭合状态。通过TTL施密特触发器后进入到3（输入数据寄存器）中，然后由MCU将数据读取。

适用场景：

 

 

GPIO的输入工作模式3——输入下拉模式：

GPIO_Mode_IPD =0x28

工作原理:配置完相应寄存器为此工作模式后，高低电平信号通过1处的IO口输入进去，由于寄存器配置了的缘故VSS处下拉电阻（       ）处于闭合状态。通过TTL施密特触发器后进入到3（输入数据寄存器）中，然后由MCU将数据读取。

适用场景：

 

 

GPIO的输入工作模式4——输入模拟模式：

GPIO_Mode_AIN =0x0

工作原理:配置完相应寄存器为此工作模式后，模拟电压信号通过1处的IO口输入进去，由于寄存器配置了的缘故VDD处上拉和下拉电阻于断开状态。TTL施密特触发器也被关闭，一直将模拟电压信号输入至片上外设模块AD转换器，然后由MCU将数据读取。

适用场景：应用ADC模拟输入；低功耗下省电

 

 

GPIO的输出工作模式1——开漏输出模式：

GPIO_Mode_Out_OD=0x14

工作原理:配置完相应寄存器为此工作模式后，MCU将要发送的数据位设置／清除寄存器和输出数据寄存器将高低电平信号发送到输出控制电路中，当电平为0时输出控制电路向N-MOS管给出信号，N-MOS管导通，将IO口电平拉低，输出低电平；当电平为1时，MOS管截止，不向IO口给出高低电平信号，IO口此时电平信号由外部电路中的上拉电阻拉到电源电压。

适用场景：

1、这种方式适合在连接的外设电压比单片机电压低的时候

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。）

 

 

GPIO的输出工作模式2——复用开漏输出模式：

GPIO_Mode_AF_OD=0x1c

工作原理: 理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况，工作原理类似于“开漏输出模式”，只是要输出的电平信号来源不是mcu，而是复用功能输出通道，比如片上外设模块。

适用场景：

 

 

GPIO的输出工作模式3——推挽输出模式：

GPIO_Mode_Out_PP=0x10

工作原理:配置完相应寄存器为此工作模式后，MCU将要发送的数据位设置／清除寄存器和输出数据寄存器将高低电平信号发送到输出控制电路中，当电平为0时输出控制电路向N-MOS管给出信号，N-MOS管导通，P-MOS管截止，将IO口电平拉低，输出低电平；当电平为1时，P-MOS管导通，N-MOS管截止，将IO口电平拉高，输出高电平，与此同时，IO口的高低电平状态可通过TTL施密特触发器后进入到3（输入数据寄存器）中，然后由MCU将IO口读取。

适用场景：

 

 

GPIO的输出工作模式3——复用推挽输出模式：

GPIO_Mode_AF_PP=0x18

工作原理:理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况，工作原理类似于“推挽输出模式”，只是要输出的电平信号来源不是mcu，而是复用功能输出通道，比如片上外设模块。