STM32-GPIO框图剖析

Posted 2022-04-23 luoxiao23

GPIO框图剖析

基本结构分析

①保护二极管及上、下拉电阻

当引脚电压高于VDD_FT 时， 上方的二极管导通，当引脚电压低于 VSS 时，下方的二极管导通，防止不正常电压引入芯片导致芯片烧毁。
通过上、下拉对应的开关配置，我们可以控制引脚默认状态的电压

②P-MOS 管和 N-MOS 管

推挽输出：
推挽输出模式，是根据这两个 MOS 管的工作方式来命名的。
在该结构中输入高电平时，上方的 P-MOS 导通，下方的 N-MOS 关闭，对外输出高电平；而在该结构中输入低电平时， N-MOS 管导通， P-MOS 关闭，对外输出低电平。当引脚高低电平切换时，两个管子轮流导通，一个负责灌电流，一个负责拉电流，使其负载能力和开关速度都比普通的方式有很大的提高。推挽输出的低电平为 0 伏，高电平为 3.3 伏。
开漏输出模式：
上方的 P-MOS 管完全不工作，如果我们控制输出为 0，低电平，则 P-MOS 管关闭， N-MOS 管导通，使输出接地，若控制输出为 1 (它无法直接输出高电平)时，则 P-MOS 管和 N-MOS 管都关闭，所以引脚既不输出高电平，也不输出低电平，为高阻态。为正常使用时必须接上拉电阻，若有很多个开漏模式引脚连接到一起时，只有当所有引脚都输出高阻态，才由上拉电阻提供高电平，此高电平的电压为外部上拉电阻所接的电源的电压。若其中一个引脚为低电平，那线路就相当于短路接地，使得整条线路都为低电平，0 伏。
推挽输出模式一般应用在输出电平为 0 和 3.3 伏而且需要高速切换开关状态的场合。在 STM32 的应用中，除了必须用开漏模式的场合，我们都习惯使用推挽输出模式。开漏输出一般应用在 I2C、SMBUS 通讯等需要“线与”功能的总线电路中，还用在电平不匹配的场合，如需要输出 5 伏的高电平，就可以在外部接一个上拉电阻， 上拉电源为 5 伏， 并且把 GPIO 设置为开漏模式，当输出高阻态时，由上拉电阻和电源向外输出 5 伏的电平。

③输出数据寄存器

④复用功能输出

其它片上外设对 GPIO 引脚进行控制，

⑤输入数据寄存器

信号经过触发器后，模拟信号转化为 0、 1 的数字信号，然后存储在“输入数据寄存器GPIOx_IDR”中，通过读取该寄存器就可以了解 GPIO 引脚的电平状态。

⑥复用功能输入

⑦模拟输入输出

ADC 采集电压的输入通道时，用作“模拟输入”功能

工作模式

输入模式（上拉、下拉、浮空）
输出模式（推挽开漏，上下拉）
复用功能（推挽开漏，上下拉）
模拟输入输出