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一、STM32的GPIO介绍& Y+ f0 a- Y2 k+ e
1、STM32引脚说明% A V7 h% M' K. n6 |
GPIO是通用输入/输出端口的简称，是STM32可控制的引脚。GPIO的引脚与外部硬件设备连接，可实现与外部通讯、控制外部硬件或者采集外部硬件数据的功能。" D8 t% E% u4 o/ ]
STM32F103ZET6芯片为144脚芯片，包括7个通用目的的输入/输出口（GPIO）组，分别为GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD、GPIOE、GPIOF、GPIOG，同时每组GPIO口组有16个GPIO口。通常简略称为PAx、PBx、PCx、PDx、PEx、PFx、PGx，其中x为0-15。
1 A5 O) I: y* \( D' r3 ^- ^+ zSTM32的大部分引脚除了当GPIO使用之外，还可以复用位外设功能引脚（比如串口），这部分在【STM32】STM32端口复用和重映射（AFIO辅助功能时钟） 中有详细的介绍。! n+ @: v. }4 e: z
7 C& a& P. }, X; m x1 Q9 X! z. F
2、GPIO基本结构
0 f: Q0 R* b O, c- n每个GPIO内部都有这样的一个电路结构，这个结构在本文下面会具体介绍。
# }1 @- C* o5 q/ Z* X: C& ~
, H5 W4 d* f% L( R! r, N. \6 g保护二极管：IO引脚上下两边两个二极管用于防止引脚外部过高、过低的电压输入。当引脚电压高于VDD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。但尽管如此，还是不能直接外接大功率器件，须加大功率及隔离电路驱动，防止烧坏芯片或者外接器件无法正常工作。
$ K5 h8 U# T! N+ Z1 m GP-MOS管和N-MOS管：由P-MOS管和N-MOS管组成的单元电路使得GPIO具有“推挽输出”和“开漏输出”的模式。这里的电路会在下面很详细地分析到。
% t4 x4 w/ N. f2 V( hTTL肖特基触发器：信号经过触发器后，模拟信号转化为0和1的数字信号。但是，当GPIO引脚作为ADC采集电压的输入通道时，用其“模拟输入”功能，此时信号不再经过触发器进行TTL电平转换。ADC外设要采集到的原始的模拟信号。
7 C# A% j) \& r2 J. w
# t& v! w- z5 a二、STM32的GPIO工作方式
/ K% x+ s- y$ X# M4 ~- f, `GPIO支持4种输入模式（浮空输入、上拉输入、下拉输入、模拟输入）和4种输出模式（开漏输出、开漏复用输出、推挽输出、推挽复用输出）。同时，GPIO还支持三种最大翻转速度（2MHz、10MHz、50MHz）。
# B( o W% |- r3 t& v每个I/O口可以自由编程，但I/O口寄存器必须按32位字被访问。) x5 f' ^; t- ?, u% E' F
GPIO_Mode_AIN 模拟输入( j! n8 n% ?) j+ k6 A! e: {
GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入5 e7 p% x+ ?/ k5 f9 i7 Y. C s
GPIO_Mode_IPD 下拉输入* K/ b" p, U9 M7 Q" B \
GPIO_Mode_IPU 上拉输入( j7 Q+ J2 A: D, g9 y6 p* y5 c
GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出
3 n% n; H* H0 p' ?1 P1 {& [GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出# R! P9 c8 ~) ^% U8 a+ y
GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出
$ \, n) `, q. N. _GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出9 X" C0 I) c# L ?
& M! t0 I5 u0 R下面将具体介绍GPIO的几种工作方式：
$ G( S: A) h3 u. f1、浮空输入模式
) ]6 s& H" T1 G% p, x% \0 ?) F( `
+ Q& s9 {) u2 m: M: ]% ]' O
浮空输入模式下，I/O端口的电平信号直接进入输入数据寄存器。也就是说，I/O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（在无信号输入）的情况下，读取该端口的电平是不确定的。% u6 u8 {; M- R4 @. M- d C- y/ N
; p O; y; j7 {- ^2、上拉输入模式$ E( A; i4 z& r3 k v' m% {8 X
9 s4 g& A2 y0 V! x3 `) R上拉输入模式下，I/O端口的电平信号直接进入输入数据寄存器。但是在I/O端口悬空（在无信号输入）的情况下，输入端的电平可以保持在高电平；并且在I/O端口输入为低电平的时候，输入端的电平也还是低电平。
& D& R/ l. N2 R2 s/ p! U& \$ M; y% c0 A, C8 x% n
, A# ~' f8 m7 Q1 ] s3 Y4 v0 s& G/ i |
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发表于 2022-8-25 09:46
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