STM32单片机I/O口，居然有8种工作模式

硬件笔记本

auohulcowl064011529325.gif

点击上方名片关注了解更多
# N( s$ Z) D) r  o$ N

6 ^& V& ~0 ]# z2 g今天详细总结一下STM32单片机I/O的8种工作模式，让大家在以后的设计中事半功倍。
什么是GPIO？说到这8种工作模式之前，先通俗的解释下GPIO的概念—通用输入输出 General Purpose Input Output 简称GPIO，就是芯片引脚可以通过它们输出高、低电平，也可以通过他们输入、读取引脚的电压、电平状态。
接下来讲解的8种工作模式，我们以下图为例进行分析介绍，读懂这张图，大家基本就可以完全理解STM32的GPIO了。

xcv4pqo3ezs64011529425.png

四种不同的输出模式推挽输出：
% @6 W% ~' o  l0 {9 P0 l& ?此模式的引脚可输出高低电平，用于连接和驱动数字设备。关于推挽，部分读者可能有些疑惑，其实是将两个参数相同的NPN、PNP三极管或NMOS、PMOS管以推挽形式布局于电路中，分别担当正负半周波形的放大任务。两对称管仅有一个导通，损耗低且效率高，既能提升电路的带载能力，亦可提高开关速度。电路如图所示，读者可在IO内部图中进行对照查找。

xrrkrrrex3r64011529525.png

0 B6 n# Y3 q4 Y4 @; s2 V3 j0 W5 N开漏输出：
  j9 u' k! j+ |* K$ M8 q% Y此模式下，引脚模拟 NMOS 的漏极，关闭 PMOS以消除其影响。此时该引脚仅能输出低电平，需加接上拉电阻以获得高电平。有人可能质疑，这种方式不如推挽输出实用。然而，开漏输出具备独特优势，例如：1、适用于连接主控电平不匹配的器件，只需将上拉电阻的上拉端连接至对方电平；2、以小博大，借助外部电路驱动能力，降低内部电流需求，内部仅需较小栅极驱动电流。但需注意，由于上拉电阻的存在，可能导致上升沿延迟，详情请参阅我之前关于电平匹配的文章。

wghmsod2sox64011529625.png

/ R  Y3 A. }& E! L" G! W复用推挽输出、复用开漏输出：顾名思义该模式下就是将引脚复用为其他功能，不再是简单的GPIO。像我们常用的UART、SPI等的输出引脚就是复用的推挽输出，而我们常用的I2C就是复用的开漏输出，这时大家就应该知道为什么我们在用I2C的时候需要上拉电阻了吧。这里给大家埋个伏笔——用I2C时为什么要开漏呢？
& C& D! v. X5 r* T. H0 [四种不同的输入模式在这里我们来探讨一种常见的输入模式——“浮空输入”，该模式主要用于检测外部设备（如按键）所处的高/低电平状态。具体解释如下，当处在“浮空输入”模式时，上拉电阻和下拉电阻均未与输入端相连，使得引脚的电平状态变得未知。若在此情况下读取数据便会发现其毫无意义。为了避免此类问题，建议在实际应用中务必确保引脚处于正确的连接状态。
, P) ^- T: ~" {

ggsqmrlqhzg64011529726.png

上拉、下拉输入：基本看名字大家就已经知道这种模式是怎么回事了，上图中如果上面红圈电阻接入就是上拉输入，下面红圈电阻接入就是下拉输入。上一段我说过按键输入检测用浮空输入模式，如果用上拉、下拉模式就更简单了，就可以省掉外部的上下拉电阻节约项目成本。
, g& L+ z/ d" E* I模拟输入：这个模式也是我们非常常用的了，那就是引脚设置为STM32内部ADC的模拟信号输入。值得注意的是这种模式就不是所有的IO都有的功能了，需要带ADC的IO口才可以设置。
/ M4 j: ^  o- w8 r# ?补充说明针对IO引脚内的两个保护二极管，先前认为其作用为钳位。然而，在参加ST的研讨会时，官方明确表示并非用于钳位，而是用于ESD防护。当引脚用作ADC输入时，模拟信号不得超过3.6V，否则将导致损坏。
; X: Q, q7 n# K/ R# _3 w& d) L5 r尽管芯片引脚内置二极管保护，但建议在设计时，若引脚需引出板外，应额外添加TVS二极管以增强防护。由于引脚暴露在外，易受静电等环境因素影响。例如，下载接口在空间允许的情况下，常配备SOT-23的TVS二极管进行保护。
8 k$ ]$ ]# Q  R总结到这里大家会发现今天所讲的全都是硬件层面的，大家从硬件层面搞懂这几种模式，软件上就简单了，按照datasheet上面的说明进行配置就可以了。
& _0 C: u/ ~/ s& M3 Z! x5 n

yiq3ok0qizh64011529826.jpg

ha1bv1py0vn64011529926.jpg

" M. ~# j$ c4 W0 {声明：
  y4 `# V$ n; E7 s声明：文章来源网络。本号对所有原创、转载文章的陈述与观点均保持中立，推送文章仅供读者学习和交流。文章、图片等版权归原作者享有，如有侵权，联系删除。投稿/招聘/推广/宣传/技术咨询 请加微信：woniu26a推荐阅读▼
1 ]5 W& Z: ]( N3 j2 N电路设计-电路分析
; u; i/ ^; D% uemc相关文章
( j& C" q/ v% D* w2 e3 R电子元器件
4 Y) ?) L! p0 c' ?3 S后台回复“加群”，管理员拉你加入同行技术交流群。