這期內(nèi)容當(dāng)中小編將會(huì)給大家?guī)?lái)有關(guān)STM32 GPIO的原理、特性、選型和配置是什么，文章內(nèi)容豐富且以專業(yè)的角度為大家分析和敘述，閱讀完這篇文章希望大家可以有所收獲。
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STM32 GPIO是通用輸入/輸出端口的英文簡(jiǎn)稱，其可實(shí)現(xiàn)輸入、輸出、驅(qū)動(dòng)、通信等功能，STM32的I/O 端口有8種模式（4種輸入模式和4種輸出模式），每個(gè) I/O 端口位支持3種最大翻轉(zhuǎn)速度（2MHz、10MHz、50MHz），均可自由編程，但I(xiàn)/O 端口寄存器必須按 32 位字、半字（16位）或字節(jié)（8位）進(jìn)行訪問(wèn)，具體模式如下所示：浮空輸入
上拉輸入
下拉輸入
模擬輸入
開(kāi)漏輸出
推挽輸出
復(fù)用功能推挽輸出
復(fù)用功能開(kāi)漏輸出
以STM32L011為例（其他STM32處理器大同小異），GPIO基本結(jié)構(gòu)如下所示：
1、保護(hù)二極管：
防止I/O引腳外部過(guò)高、過(guò)低的電壓輸入，當(dāng)引腳電壓高于VDDIOx時(shí)，上方的二極管導(dǎo)通；
當(dāng)引腳電壓低于VSS時(shí)，下方的二極管導(dǎo)通，防止不正常電壓引入芯片導(dǎo)致芯片燒毀。2、開(kāi)關(guān)：
開(kāi)關(guān)為TTL肖特基觸發(fā)器，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為0和1的數(shù)字信號(hào)，但當(dāng)GPIO作為ADC采集電壓通道時(shí)，此時(shí)信號(hào)不再經(jīng)過(guò)觸發(fā)器進(jìn)行TTL電平轉(zhuǎn)換。3、P-MOS、N-MOS：
單元電路使得GPIO具有“推挽輸出”和“開(kāi)漏輸出”的功能。STM32具有浮空輸入、上拉輸入、下拉輸入和模擬輸入4種輸入模式。浮空輸入模式，I/O端口的電平信號(hào)由外部輸入決定，電平狀態(tài)不確定，最終直接進(jìn)入輸入數(shù)據(jù)寄存器。
浮空輸入通常用于配置USART的RX引腳，如下圖所示：
上拉輸入模式，I/O端口懸空（在無(wú)信號(hào)輸入）的情況下，電平狀態(tài)保持在高電平，當(dāng)輸入低電平時(shí)，電平狀態(tài)是低電平，最終直接進(jìn)入輸入數(shù)據(jù)寄存器，如下圖所示：
下拉輸入模式，I/O端口懸空（在無(wú)信號(hào)輸入）的情況下，電平狀態(tài)保持在低電平，當(dāng)輸入高電平時(shí)，電平狀態(tài)是高電平，最終直接進(jìn)入輸入數(shù)據(jù)寄存器，如下圖所示：
模擬輸入模式，I/O端口的模擬信號(hào)（電壓信號(hào)，而非電平信號(hào)）直接模擬輸入到片上外設(shè)模塊，比如ADC模塊等。
模擬輸入通常應(yīng)用于ADC模擬輸入，或者低功耗下省電等情景，如下圖所示：
STM32有開(kāi)漏輸出、推挽輸出、復(fù)用功能開(kāi)漏輸出和復(fù)用功能推挽輸出4種輸出模式（本文STM32L011的上、下拉電阻為公共區(qū)域，所以輸出模式具有上拉或下拉功能）。開(kāi)漏輸出模式，通過(guò)配置置位/復(fù)位寄存器或者輸出數(shù)據(jù)寄存器的值，途經(jīng)N-MOS管，最終輸出到I/O端口。
開(kāi)漏輸出只可以輸出強(qiáng)低電平，高電平得靠外部電阻拉高，輸出端相當(dāng)于三極管的集電極，適合于做電流型的驅(qū)動(dòng)，其吸收電流的能力相對(duì)強(qiáng)(一般20ma以內(nèi))，如下圖所示：需要注意N-MOS管的特性，當(dāng)設(shè)置輸出的電平狀態(tài)為高電平時(shí)，N-MOS管處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)I/O端口的電平就不會(huì)由輸出的高低電平?jīng)Q定，而是由I/O端口內(nèi)部或者外部的上拉或者下拉決定；
當(dāng)設(shè)置輸出的電平狀態(tài)為低電平時(shí)，N-MOS管處于開(kāi)啟狀態(tài)，此時(shí)I/O端口的電平就是低電平。推挽輸出模式，通過(guò)配置置位/復(fù)位寄存器或者輸出數(shù)據(jù)寄存器的值，P-MOS管和N-MOS管，最終輸出到I/O端口。
推挽輸出可以輸出強(qiáng)高、低電平，連接數(shù)字器件，如下圖所示：需要注意P-MOS管和N-MOS管的特性，當(dāng)設(shè)置輸出的電平狀態(tài)為高電平時(shí)，P-MOS管處于開(kāi)啟狀態(tài)，N-MOS管處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)I/O端口的電平就由P-MOS管決定：
高電平；
當(dāng)設(shè)置輸出的電平狀態(tài)為低電平時(shí)，P-MOS管處于關(guān)閉狀態(tài)，N-MOS管處于開(kāi)啟狀態(tài)，此時(shí)I/O端口的電平就由N-MOS管決定：
低電平。
復(fù)用功能開(kāi)漏輸出模式、復(fù)用功能推挽輸出模式的原理和開(kāi)漏輸出模式、推挽輸出模式原理基本一致，只不過(guò)輸出的高低電平，不是由MCU配置置位/復(fù)位寄存器或者輸出數(shù)據(jù)寄存器的值，而是利用片上外設(shè)模塊的復(fù)用功能輸出來(lái)決定的（通信接口（SPI，UART，I 2 C，USB，CAN，LCD等）、定時(shí)器、調(diào)試接口等復(fù)用）。
復(fù)用功能開(kāi)漏輸出通常用于TX1、MOSI、MISO等引腳的配置，復(fù)用功能推挽輸出通常用于I2C的SCL、SDA。
以復(fù)用功能推挽輸出模式為例，實(shí)現(xiàn)原理如下圖所示：
如何選擇適合其應(yīng)用開(kāi)發(fā)的GPIO模式和配置呢？
請(qǐng)參考下圖所示。
上述就是小編為大家分享的STM32 GPIO的原理、特性、選型和配置是什么了，如果剛好有類似的疑惑，不妨參照上述分析進(jìn)行理解。如果想知道更多相關(guān)知識(shí)，歡迎關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。
網(wǎng)站欄目：STM32GPIO的原理、特性、選型和配置是什么
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