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最近在看数据手册的时候，发现在Cortex-M3里，对于GPIO的配置种类有8种之多：* q6 y. ]. B' L4 K' B
（1）GPIO_Mode_AIN 模拟输入
% b }1 T P" s+ {( ?（2）GPIO_Mode_IN_FLOAtiNG 浮空输入
# \% a# H2 f5 V* {9 q（3）GPIO_Mode_IPD 下拉输入
5 N/ @9 C% F: j9 I2 O& ?9 {（4）GPIO_Mode_IPU 上拉输入, I5 J7 P: Q; h4 G' v- H
（5）GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出
9 R& C. h% v# W) a5 M（6）GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出
2 I. C* |, f; S d/ [/ e（7）GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出
, V1 F' [# |/ {7 @（8）GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出; U5 M/ d/ F8 E9 E" G/ L" v
对于刚入门的新手，我想这几个概念是必须得搞清楚的，平时接触的最多的也就是推挽输出、开漏输出、上拉输入这三种，但一直未曾对这些做过归纳。因此，在这里做一个总结：# I, D. X/ o0 Q# {9 z
0 k a4 I. a! g- M+ x( I一、推挽输出：可以输出高、低电平，连接数字器件；推挽结构一般是指两个三极管分别受两个互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源决定。
( ]; K5 t2 U" P, P- Q* @! z3 @, j推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小、效率高。输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。推拉式输出级既提高电路的负载能力，又提高开关速度。( {5 t# o8 l% M! n: G2 X2 F
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二、开漏输出：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。适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强（一般20mA以内）。开漏形式的电路有以下几个特点：
?! x1 z5 V2 t7 J* ]. D1、利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经上拉电阻、MOSFET到GND。IC内部仅需很小的栅极驱动电流。5 H0 F, I3 P9 W! G5 B/ F2 i3 j
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。）7 ^7 I( l$ K7 n9 o4 o
3、开漏输出提供了灵活的输出方式，但是也有其弱点，就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电，所以当电阻选择小时延时就小，但功耗大；反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求，则建议用下降沿输出。
" c R, w* q S' H9 W& M* W8 _; s4、可以将多个开漏输出连接到一条线上。通过一只上拉电阻，在不增加任何器件的情况下，形成“与逻辑”关系，即“线与”。可以简单的理解为：在所有引脚连在一起时，外接一上拉电阻，如果有一个引脚输出为逻辑0，相当于接地，与之并联的回路“相当于被一根导线短路”，所以外电路逻辑电平便为0，只有都为高电平时，与的结果才为逻辑1。
6 t+ }! D& A' x# D' c' ^关于推挽输出和开漏输出，最后用一幅最简单的图形来概括：该图中左边的便是推挽输出模式，其中比较器输出高电平时下面的PNP三极管截止，而上面NPN三极管导通，输出电平VS ；当比较器输出低电平时则恰恰相反，PNP三极管导通，输出和地相连，为低电平。右边的则可以理解为开漏输出形式，需要接上拉。5 ~: x+ R7 s2 m* D5 w
1 U9 H+ O4 k* v' V; m& h( S4 q7 r" x9 Y6 J
三、浮空输入：对于浮空输入，一直没找到很权威的解释，只好从以下图中去理解了* \' z; J& Q# F7 j% h
由于浮空输入一般多用于外部按键输入，结合图上的输入部分电路，我理解为浮空输入状态下，IO的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定，如果在该引脚悬空的情况下，读取该端口的电平是不确定的。
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四、上拉输入/下拉输入/模拟输入：这几个概念很好理解，从字面便能轻易读懂。( d! K L: W) t3 `' f7 ?( n
( p; W p3 m! t0 U! V W
五、复用开漏输出、复用推挽输出：可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况（即并非作为通用IO口使用）# S/ j$ r- a7 C# Y# [5 y6 N C, Y, b
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六、总结在STM32中选用IO模式- B. V$ r- `' Q
1、浮空输入GPIO_IN_FLOATING ——浮空输入，可以做KEY识别，RX1
/ m* \; Z3 v+ D; N1 B! q2、带上拉输入GPIO_IPU——IO内部上拉电阻输入/ `) }1 t1 t- {5 i% L
3、带下拉输入GPIO_IPD—— IO内部下拉电阻输入- ^6 o! J$ M, c" o$ O" d
4、模拟输入GPIO_AIN ——应用ADC模拟输入，或者低功耗下省电
# ?9 e/ M( A5 W( Q0 B1 p6 k& H5、开漏输出GPIO_OUT_OD ——IO输出0接GND，IO输出1，悬空，需要外接上拉电阻，才能实现输出高电平。当输出为1时，IO口的状态由上拉电阻拉高电平，但由于是开漏输出模式，这样IO口也就可以由外部电路改变为低电平或不变。可以读IO输入电平变化，实现C51的IO双向功能
- I- i* G& ^1 t$ R6、推挽输出GPIO_OUT_PP ——IO输出0-接GND， IO输出1 -接VCC，读输入值是未知的
% z& L9 Q& m, a+ y" f7、复用功能的推挽输出GPIO_AF_PP ——片内外设功能（I2C的SCL,SDA）
l* h; o2 ]. n8、复用功能的开漏输出GPIO_AF_OD——片内外设功能（TX1,MOSI,MISO.SCK.SS）( J2 Q8 U2 S7 o( g" }1 T
! J* ?/ C* n! N: I. @七、STM32设置实例：
$ V0 C( H0 I) O# p# q1、模拟I2C使用开漏输出_OUT_OD，接上拉电阻，能够正确输出0和1；读值时先GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0)；拉高，然后可以读IO的值；使用GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_0)；
' J4 q. h2 X/ V% O% e8 I2、如果是无上拉电阻，IO默认是高电平；需要读取IO的值，可以使用带上拉输入_IPU和浮空输入_IN_FLOATING和开漏输出_OUT_OD；6 |& ]3 {+ l4 ^0 |+ W3 |8 |
~, p& }8 V* A八、通常有5种方式使用某个引脚功能，它们的配置方式如下：& b& k9 Y. ~7 u) s) P* `% p
1、作为普通GPIO输入：根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
6 ^; e8 i; @4 j3 q7 C& J. s7 x2、作为普通GPIO输出：根据需要配置该引脚为推挽输出或开漏输出，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。' ~# i% T8 \* S |" Z
3、作为普通模拟输入：配置该引脚为模拟输入模式，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。6 y% J" s! I# |
4、作为内置外设的输入：根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入，同时使能该引脚对应的某个复用功能模块。
+ ?9 p2 |! _( n" y; E5 o5、作为内置外设的输出：根据需要配置该引脚为复用推挽输出或复用开漏输出，同时使能该引脚对应的所有复用功能模块。% p' x: W9 d8 F0 U( F6 g
8 C; w8 Y# p; W5 g2 d0 R9 L注意如果有多个复用功能模块对应同一个引脚，只能使能其中之一，其它模块保持非使能状态。比如要使用STM32F103VBT6的47、48脚的USART3功能，则需要配置47脚为复用推挽输出或复用开漏输出，配置48脚为某种输入模式，同时使能USART3并保持I2C2的非使能状态。如果要使用STM32F103VBT6的47脚作为TIM2_CH3，则需要对TIM2进行重映射，然后再按复用功能的方式配置对应引脚。
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发表于 2022-1-10 13:50
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