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stm32 io 口配置和使用

作者： 時(shí)間：2016-11-19 來源：網(wǎng)絡(luò) 收藏
1.io的模式

對于stm32GPIO的配置種類有8種之多：

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201611/318309.htm

（1）GPIO_Mode_AIN模擬輸入
（2）GPIO_Mode_IN_FLOATING浮空輸入
（3）GPIO_Mode_IPD下拉輸入
（4）GPIO_Mode_IPU上拉輸入
（5）GPIO_Mode_Out_OD開漏輸出
（6）GPIO_Mode_Out_PP推挽輸出
（7）GPIO_Mode_AF_OD復(fù)用開漏輸出
（8）GPIO_Mode_AF_PP復(fù)用推挽輸出

在使用stm32單片機(jī)時(shí)這幾個(gè)概念是需要搞清楚的，平時(shí)接觸的最多的也就是推挽輸出、開漏輸出、上拉輸入這三種，但一直未曾對這些做過歸納。因此，在這里做一個(gè)總結(jié)：

一、推挽輸出:可以輸出高,低電平,連接數(shù)字器件;推挽結(jié)構(gòu)一般是指兩個(gè)三極管分別受兩互補(bǔ)信號的控制,總是在一個(gè)三極管導(dǎo)通的時(shí)候另一個(gè)截止。高低電平由IC的電源低定。

推挽電路是兩個(gè)參數(shù)相同的三極管或MOSFET,以推挽方式存在于電路中,各負(fù)責(zé)正負(fù)半周的波形放大任務(wù),電路工作時(shí)，兩只對稱的功率開關(guān)管每次只有一個(gè)導(dǎo)通，所以導(dǎo)通損耗小、效率高。輸出既可以向負(fù)載灌電流，也可以從負(fù)載抽取電流。推拉式輸出級既提高電路的負(fù)載能力，又提高開關(guān)速度。

二、開漏輸出：輸出端相當(dāng)于三極管的集電極，要得到高電平狀態(tài)需要上拉電阻才行。適合于做電流型的驅(qū)動(dòng)，其吸收電流的能力相對強(qiáng)（一般20mA以內(nèi)）。開漏形式的電路有以下幾個(gè)特點(diǎn)(開漏，就等于輸出口接了個(gè)NPN三極管，并且只接了E，B，而C極是開路的，你可以接一個(gè)電阻到3.3V，也可以接一個(gè)電阻到5V，這樣，在輸出1的時(shí)候，就可以是5V電壓，也可以是3.3V電壓了，但是不接電阻上拉的時(shí)候，這個(gè)輸出高就不能實(shí)現(xiàn)了,所以常用作電平轉(zhuǎn)換)：

1、利用外部電路的驅(qū)動(dòng)能力，減少IC內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)。當(dāng)IC內(nèi)部MOSFET導(dǎo)通時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流是從外部的VCC流經(jīng)上拉電阻、MOSFET到GND。IC內(nèi)部僅需很小的柵極驅(qū)動(dòng)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?yàn)殚_漏引腳不連接外部的上拉電阻時(shí)，只能輸出低電平，如果需要同時(shí)具備輸出高電平的功能，則需要接上拉電阻，很好的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過改變上拉電源的電壓，便可以改變傳輸電平。比如加上上拉電阻就可以提供TTL/CMOS電平輸出等。（上拉電阻的阻值決定了邏輯電平轉(zhuǎn)換的速度。阻值越大，速度越低功耗越小，所以負(fù)載電阻的選擇要兼顧功耗和速度。）

3、開漏輸出提供了靈活的輸出方式，但是也有其弱點(diǎn)，就是帶來上升沿的延時(shí)。因?yàn)樯仙厥峭ㄟ^外接上拉無源電阻對負(fù)載充電，所以當(dāng)電阻選擇小時(shí)延時(shí)就小，但功耗大；反之延時(shí)大功耗小。所以如果對延時(shí)有要求，則建議用下降沿輸出。

4、可以將多個(gè)開漏輸出連接到一條線上。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(guān)系，即“線與”。可以簡單的理解為：在所有引腳連在一起時(shí)，外接一上拉電阻，如果有一個(gè)引腳輸出為邏輯0，相當(dāng)于接地，與之并聯(lián)的回路“相當(dāng)于被一根導(dǎo)線短路”，所以外電路邏輯電平便為0，只有都為高電平時(shí)，與的結(jié)果才為邏輯1。

關(guān)于推挽輸出和開漏輸出，下圖中左邊的便是推挽輸出模式，其中比較器輸出高電平時(shí)下面的PNP三極管截止，而上面NPN三極管導(dǎo)通，輸出電平VS+；當(dāng)比較器輸出低電平時(shí)則恰恰相反，PNP三極管導(dǎo)通，輸出和地相連，為低電平。右邊的則可以理解為開漏輸出形式，需要接上拉。



三、浮空輸入

顧名思義就是浮在空中，上面用繩子一拉就上去了，下面用繩子一拉就沉下去了。

四、上拉輸入/下拉輸入/模擬輸入：這幾個(gè)概念很好理解，從字面便能輕易讀懂。
五、復(fù)用開漏輸出、復(fù)用推挽輸出：可以理解為GPIO口被用作第二功能時(shí)的配置情況（即并非作為通用IO口使用）。

2.io口的使用

2.1 IO口時(shí)鐘簡介：

I/O口的輸出模式下，有3種輸出速度可選(2MHz、10MHz和50MHz)，這個(gè)速度是指I/O口驅(qū)動(dòng)電路的響應(yīng)速度而不是輸出信號的速度，輸出信號的速度與程序有關(guān)（芯片內(nèi)部在I/O口 的輸出部分安排了多個(gè)響應(yīng)速度不同的輸出驅(qū)動(dòng)電路，用戶可以根據(jù)自己的需要選擇合適的驅(qū)動(dòng)電路）。通過選擇速度來選擇不同的輸出驅(qū)動(dòng)模塊，達(dá)到最佳的噪聲 控制和降低功耗的目的。高頻的驅(qū)動(dòng)電路，噪聲也高，當(dāng)不需要高的輸出頻率時(shí)，請選用低頻驅(qū)動(dòng)電路，這樣非常有利于提高系統(tǒng)的EMI性能。當(dāng)然如果要輸出較高頻率的信號，但卻選用了較低頻率的驅(qū)動(dòng)模塊，很可能會(huì)得到失真的輸出信號。
關(guān)鍵是GPIO的引腳速度跟應(yīng)用匹配（推薦10倍以上？）。比如：
對于串口，假如最大波特率只需115.2k，那么用2M的GPIO的引腳速度就夠了，既省電也噪聲小。
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(shí)可以選用10M的GPIO引腳速度。
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。

2.2配置注意事項(xiàng)：

GPIO口設(shè)為輸入時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)電路與端口是斷開，所以輸出速度配置無意義。
在復(fù)位期間和剛復(fù)位后，復(fù)用功能未開啟，I/O端口被配置成浮空輸入模式。
所有端口都有外部中斷能力。為了使用外部中斷線，端口必須配置成輸入模式。
GPIO口的配置具有上鎖功能，當(dāng)配置好GPIO口后，可以通過程序鎖住配置組合，直到下次芯片復(fù)位才能解鎖。

2.3配置和使用

①配置輸入的時(shí)鐘
②初始化后即被激活(開啟)
③如果使用該外設(shè)的輸入輸出管腳，則需要配置相應(yīng)的GPIO端口（否則該外設(shè)對應(yīng)的輸入輸出管腳可以做普通GPIO管腳使用）
④再對外設(shè)進(jìn)行詳細(xì)配置。
對應(yīng)到外設(shè)的輸入輸出功能有下述三種情況：
一、外設(shè)對應(yīng)的管腳為輸出：需要根據(jù)外圍電路的配置選擇對應(yīng)的管腳為復(fù)用功能的推挽輸出或復(fù)用功能的開漏輸出。
二、外設(shè)對應(yīng)的管腳為輸入：則根據(jù)外圍電路的配置可以選擇浮空輸入、帶上拉輸入或帶下拉輸入。
三、ADC對應(yīng)的管腳：配置管腳為模擬輸入。
如果把端口配置成復(fù)用輸出功能，則引腳和輸出寄存器斷開，并和片上外設(shè)的輸出信號連接。將管腳配置成復(fù)用輸出功能后，如果外設(shè)沒有被激活，那么它的輸出將不確定。
3.1通用IO端口（GPIO）初始化：
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | B | C, ENABLE)：使能APB2總線外設(shè)時(shí)鐘
RCC_ APB2PeriphResetCmd (RCC_APB2Periph_GPIOA | B | C, DISABLE)：釋放GPIO復(fù)位
3.2 配置各個(gè)PIN端口（模擬輸入_AIN、輸入浮空_IN_FLOATING、輸入上拉_IPU、輸入下拉_IPD、開漏輸出_OUT_OD、推挽式輸出_OUT_PP、推挽式復(fù)用輸出_AF_PP、開漏復(fù)用輸出_AF_OD）
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
3.3 GPIO初始化完成

關(guān)鍵詞： stm32io口配

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