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STM32埠模式配置——上拉、下拉、模擬、浮空輸入;推輓、開漏、複用輸出

1上拉輸入:上拉就是把電位拉高,比如拉到Vcc上拉就是將不確定的訊號通過一個電阻嵌位在高電平!電阻同時起限流作用!強弱只是上拉電阻的阻值不同,沒有什麼嚴格區分

2下拉輸入就是把電壓拉低,拉到GND。與上拉原理相似。

3浮空輸入浮空(floating)就是邏輯器件的輸入引腳即不接高電平,也不接低電平。由於邏輯器件的內部結構,當它輸入引腳懸空時,相當於該引腳接了高電平。一般實際運用時,引腳不建議懸空,易受干擾。 通俗講就是讓管腳什麼都不接,浮空著。

4模擬輸入模擬輸入是指傳統方式的輸入。數字輸入是輸入PCM數字訊號0,1的二進位制數字訊號通過數模轉換轉換成模擬訊號

經前級放大進入功率放大器功率放大器還是模擬的。

5推輓輸出可以輸出高低電平連線數字器件推輓結構一般是指兩個三極體分別受兩互補訊號的控制總是在一個三極體導通的時候另一個截止。高低電平由IC的電源低定。

6開漏輸出輸出端相當於三極體的集電極要得到高電平狀態需要上拉電阻才行適合於做電流型的驅動其吸收電流的能力相對強(一般20mA以內)。

7複用輸出:可以理解為GPIO口被用作第二功能時的配置情況(即並非作為通用IO口使用)。埠必須配置成複用功能輸出模式(推輓或開漏)。

STM32中選用IO模式,下面是參考網上的總結一下。

(1)GPIO_Mode_AIN 模擬輸入---

應用ADC模擬輸入,或者低功耗下省電

(2)GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空輸入---可以做KEY識別

(3)GPIO_Mode_IPD 下拉輸入---IO內部下拉電阻輸入

(4)GPIO_Mode_IPU 上拉輸入---IO內部上拉電阻輸入

(5)GPIO_Mode_Out_OD 開漏輸出---IO輸出0GNDIO輸出1,懸空,需要外接上拉電阻,才能實現輸出高電平。當輸出為1時,IO口的狀態由上拉電阻拉高電平,但由於是開漏輸出模式,這樣IO口也就可以由外部電路改變為低電平或不變。可以讀IO輸入電平變化,實現C51IO雙向功能。
(6)GPIO_Mode_Out_PP 推輓輸出---

IO輸出0-GNDIO輸出1 -VCC,讀輸入值是未知的。
(7)GPIO_Mode_AF_OD 複用開漏輸出---
片內外設功能(TX1,MOSI,MISO.SCK.SS)。
(8)GPIO_Mode_AF_PP 複用推輓輸出---
片內外設功能(I2CSCL,SDA)。

1.推輓輸出

可以輸出高、低電平,連線數字器件;推輓結構一般是指兩個三極體分別受兩個互補訊號的控制,總是在一個三極體導通的時候另一個截止。高低電平由IC的電源決定。推輓電路是兩個引數相同的三極體或MOSFET,以推輓方式存在於電路中,各負責正負半周的波形放大任務,電路工作時,兩隻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

輸出端相當於三極體的集電極,要得到高電平狀態需要上拉電阻才行。適合於做電流型的驅動,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流經上拉電阻、MOSFETGNDIC內部僅需很小的柵極驅動電流。

2、一般來說,開漏是用來連線不同電平的器件,匹配電平用的,因為開漏引腳不連線外部的上拉電阻時,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。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換的速度。阻值越大,速度越低功耗越小,所以負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,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連線到一條線上。通過一隻上拉電阻,在不增加任何器件的情況下,形成與邏輯關係,即線與。可以簡單的理解為:在所有引腳連在一起時,外接一上拉電阻,如果有一個引腳輸出為邏輯0,相當於接地,與之並聯的迴路相當於被一根導線短路,所以外電路邏輯電平便為0,只有都為高電平時,與的結果才為邏輯1

關於推輓輸出和開漏輸出,最後用一幅最簡單的圖形來概括:該圖中左邊的便是推輓輸出模式,其中比較器輸出高電平時下面的PNP三極體截止,而上面NPN三極體導通,輸出電平VS+;當比較器輸出低電平時則恰恰相反,PNP三極體導通,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。

關於上拉輸入、下拉輸入、模擬輸入、浮空輸入、推輓輸出、開漏輸出、複用輸出的區別
 3.浮空輸入

對於浮空輸入,一直沒找到很權威的解釋,只好從以下圖中去理解了

關於上拉輸入、下拉輸入、模擬輸入、浮空輸入、推輓輸出、開漏輸出、複用輸出的區別

由於浮空輸入一般多用於外部按鍵輸入,結合圖上的輸入部分電路,我理解為浮空輸入狀態下,IO的電平狀態是不確定的,完全由外部輸入決定,如果在該引腳懸空的情況下,讀取該埠的電平是不確定的。
4.
上拉輸入/下拉輸入/模擬輸入

這幾個概念很好理解,從字面便能輕易讀懂。
5.
複用開漏輸出、複用推輓輸出

可以理解為GPIO口被用作第二功能時的配置情況(即並非作為通用IO口使用)
6.
總結在STM32中選用IO模式

1、浮空輸入GPIO_IN_FLOATING ——浮空輸入,可以做KEY識別,RX1
2
、帶上拉輸入GPIO_IPU——IO內部上拉電阻輸入
3
、帶下拉輸入GPIO_IPD—— IO內部下拉電阻輸入
4
、模擬輸入GPIO_AIN ——應用ADC模擬輸入,或者低功耗下省電
5
、開漏輸出GPIO_OUT_OD ——IO輸出0GNDIO輸出1,懸空,需要外接上拉電阻,才能實現輸出高電平。當輸出為1時,IO口的狀態由上拉電阻拉高電平,但由於是開漏輸出模式,這樣IO口也就可以由外部電路改變為低電平或不變。可以讀IO輸入電平變化,實現C51IO雙向功能
6
、推輓輸出GPIO_OUT_PP ——IO輸出0-GND, IO輸出1 -VCC,讀輸入值是未知的
7
、複用功能的推輓輸出GPIO_AF_PP ——片內外設功能(I2CSCL,SDA)
8
、複用功能的開漏輸出GPIO_AF_OD——片內外設功能(TX1,MOSI,MISO.SCK.SS)

7.STM32設定例項

1、模擬I2C使用開漏輸出_OUT_OD,接上拉電阻,能夠正確輸出01;讀值時先GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);拉高,然後可以讀IO的值;使用GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_0);
2
、如果是無上拉電阻,IO預設是高電平;需要讀取IO的值,可以使用帶上拉輸入_IPU和浮空輸入_IN_FLOATING和開漏輸出_OUT_OD;
8.
通常有5種方式使用某個引腳功能,它們的配置方式如下:

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複用功能模組。
2
、作為普通GPIO輸出:根據需要配置該引腳為推輓輸出或開漏輸出,同時不要使能該引腳對應的所有複用功能模組。
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複用功能模組。
4
、作為內建外設的輸入: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複用功能模組。
5
、作為內建外設的輸出:根據需要配置該引腳為複用推輓輸出或複用開漏輸出,同時使能該引腳對應的所有複用功能模組。

注意如果有多個複用功能模組對應同一個引腳,只能使能其中之一,其它模組保持非使能狀態。比如要使用STM32F103VBT64748腳的USART3功能,則需要配置47腳為複用推輓輸出或複用開漏輸出,配置48腳為某種輸入模式,同時使能USART3並保持I2C2的非使能狀態。如果要使用STM32F103VBT647腳作為TIM2_CH3,則需要對TIM2進行重對映,然後再按複用功能的方式配置對應引腳。