如何理解stm32 GPIO

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一、GPIO口簡介

1、  GPIO口輸入輸出模式 

STM32的輸入輸出管腳有以下8種配置方式：

輸入

① 浮空輸入_IN_FLOATING    ——浮空輸入，可以做KEY識別

② 帶上拉輸入_IPU         ——IO內部上拉電阻輸入  

③ 帶下拉輸入_IPD         ——IO內部下拉電阻輸入

④ 模擬輸入_AIN           ——應用ADC模擬輸入，或者低功耗下省電

輸出
⑤ 開漏輸出_OUT_OD      ——IO輸出0接GND，IO輸出1，懸空，需要外接上拉電阻，才能實現輸出高電平。

⑥ 推挽輸出_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_AF_PP   ——片內外設功能（I2C的SCL，SDA）

⑧ 復用功能的開漏輸出_AF_OD    — — 片內外設功能（TX1，MOSI，MISO，SCK，SS）

2、輸入輸出模式詳解

1推挽輸出：

      可以輸出高，低電平，連接數字器件； 推挽結構一般是指兩個三極管分別受兩互補信號的控制，總是在一個三極管導通的時候另一個截止。高低電平由IC的電源低定。  

   推挽電路是兩個參數相同的三極管或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。

2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R pull-up ，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，很好的一個優點是通過改變上拉電源的電壓，便可以改變傳輸電平。

3、 OPEN-DRAIN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的Pin，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。這也是I2C，SMBus等總線判斷總線占用狀態的原理。

二、GPIO口配置

1、根據具體應用配置為輸入或輸出

① 作為普通GPIO輸入：

根據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。

2、輸出模式下，配置速度

I/O口輸出模式下，有3種輸出速度可選(2MHz、10MHz和50MHz)，這個速度是指I/O口驅動電路的響應速度而不是輸出信號的速度，輸出信號 的速度與程序有關（芯片內部在I/O口的輸出部分安排了多個響應速度不同的輸出驅動電路，用戶可以根據自己的需要選擇合適的驅動電路）。通過選擇速度來選 擇不同的輸出驅動模塊，達到最佳的噪聲控制和降低功耗的目的。高頻的驅動電路，噪聲也高，當不需要高的輸出頻率時，請選用低頻驅動電路，這樣非常有利于提 高系統的EMI性能。當然如果要輸出較高頻率的信號，但卻選用了較低頻率的驅動模塊，很可能會得到失真的輸出信號。關鍵是GPIO的引腳速度跟應用匹配。

2.1     對于串口，假如最大波特率只需115.2k，那么用2M的GPIO的引腳速就夠

了，既省電也噪聲小。

2.2    對于I2C接口，假如使用400k波特率，若想把余量留大些，那么用2M的

GPIO的引腳速度或許不夠，這時可以選用10M的GPIO引腳速度。

2.3 

  對于SPI接口，假如使用18M或9M波特率，用10M的GPIO的引腳速度顯然不夠了，需要選用50M的GPIO的引腳速度。

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