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STM32F103系列单片机通用和复用I/O(GPIO)

article 2024/11/28 16:32:10

一、GPIO功能描述

每个GPI/O端口有两个32位配置寄存器(GPIOx_CRL， GPIOx_CRH)，两个32位数据寄存器(GPIOx_IDR和GPIOx_ODR)，一个32位置位/复位寄存器(GPIOx_BSRR)，一个16位复位寄存器(GPIOx_BRR)和一个32位锁定寄存器(GPIOx_LCKR)。

1.GPIO的八种工作模式

输入浮空，输入上拉，输入下拉，模拟输入，开漏输出，推挽式输出，推挽式复用功能，开漏复用功能。

各种模式详解：【STM32】GPIO工作原理（八种工作方式超详细分析，附电路图）_芯片管脚 gpic-CSDN博客

1.端口位配置如下：

在 MDK 中是通过一个枚举类型定义的：
typedef enum
{ 
    GPIO_Mode_AIN = 0x0, //模拟输入
    GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04, //浮空输入
    GPIO_Mode_IPD = 0x28, //下拉输入
    GPIO_Mode_IPU = 0x48, //上拉输入
    GPIO_Mode_Out_OD = 0x14, //开漏输出
    GPIO_Mode_Out_PP = 0x10, //通用推挽输出
    GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C, //复用开漏输出
    GPIO_Mode_AF_PP = 0x18 //复用推挽
}GPIOMode_TypeDef;

2.开漏输出和推挽输出的区别？

开漏输出：只可以输出强低电平，高电平得靠外部电阻拉高。输出端相当于三极管的集电极。适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内)；
推挽输出:可以输出强高、低电平，连接数字器件。
关于推挽输出和开漏输出，最后用一幅最简单的图形来概括：

该图中左边的便是推挽输出模式，其中比较器输出高电平时下面的PNP三极管截止，而上面NPN三极管导通，输出电平VS+；当比较器输出低电平时则恰恰相反，PNP三极管导通，输出和地相连，为低电平。右边的则可以理解为开漏输出形式，需要接上拉。

3、在STM32中选用怎样选择I/O模式？

浮空输入_IN_FLOATING ——浮空输入，可以做KEY识别，RX1
带上拉输入_IPU——IO内部上拉电阻输入
带下拉输入_IPD—— IO内部下拉电阻输入
模拟输入_AIN ——应用ADC模拟输入，或者低功耗下省电
开漏输出_OUT_OD ——IO输出0接GND，IO输出1，悬空，需要外接上拉电阻，才能实现输出高电平。当输出为1时，IO口的状态由上拉电阻拉高电平，但由于是开漏输出模式，这样IO口也就可以由外部电路改变为低电平或不变。可以读IO输入电平变化，实现C51的IO双向功能
推挽输出_OUT_PP ——IO输出0-接GND， IO输出1 -接VCC，读输入值是未知的
复用功能的推挽输出_AF_PP ——片内外设功能（I2C的SCL、SDA）
复用功能的开漏输出_AF_OD——片内外设功能（TX1、MOSI、MISO.SCK.SS）

4.输出模式位

低速（GPIO_Speed_Level_1）：适用于一些不需要快速响应的简单应用，比如低频信号的数字输入输出（例如按键扫描、开关控制等）。
中速（GPIO_Speed_Level_2）：适合一般用途的 GPIO 引脚，响应速度适中。例如常见的外设接口（如 UART），或者中等速度的信号控制。
高速（GPIO_Speed_Level_3）：用于要求较高数据传输速率的应用，如 SPI、I2C 通信，或者需要频繁切换的数字输出。

在 MDK 中是通过一个枚举类型定义的：
typedef enum
{
    GPIO_Speed_10MHz = 1,
    GPIO_Speed_2MHz,
    GPIO_Speed_50MHz
}GPIOSpeed_TypeDef;