STM32的I/O口的8種工作模式

轉自http://www.openedv.com/posts/list/21980.htm

浮空,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.  

開漏,就等於輸出口接了個NPN三極管,並且只接了e,b. c極 是開路的,你可以接一個電阻到3.3V,也可以接一個電阻到5V,這樣,在輸出1的時候,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候,這個輸出高就不能實現了.  
推輓,就是有推有拉,任何時候IO口的電平都是確定的,不需要外接上拉或者下拉電阻. 


(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 推輓輸出 
(7)GPIO_Mode_AF_OD 複用開漏輸出 
(8)GPIO_Mode_AF_PP 複用推輓輸出 

推輓電路是兩個參數相同的三極管或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。 

開漏輸出:輸出端相當於三極管的集電極. 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R pull-up ,MOSFET到GND。IC內部僅需很下的柵極驅動電流。 
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,因爲開漏引腳不連接外部的上拉電阻時,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沿的速度 。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. OPEN-DRAIN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。因爲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的Pin,連接到一條線上。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。這也是I2C,SMBus等總線判斷總線佔用狀態的原理。補充:什麼是“線與”?: 
在一個結點(線)上, 連接一個上拉電阻到電源 VCC 或 VDD 和 n 個 NPN 或 NMOS 晶體管的集電極 C 或漏極 D, 這些晶體管的發射極 E 或源極 S 都接到地線上, 只要有一個晶體管飽和, 這個結點(線)就被拉到地線電平上. 因爲這些晶體管的基極注入電流(NPN)或柵極加上高電平(NMOS),晶體管就會飽和, 所以這些基極或柵極對這個結點(線)的關係是或非 NOR 邏輯. 如果這個結點後面加一個反相器, 就是或 OR 邏輯. 
其實可以簡單的理解爲: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爲邏輯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爲0,只有都爲高電平時,與的結果才爲邏輯1。 

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,我理解爲浮空輸入狀態下,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,讀取該端口的電平是不確定的。 
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。 
複用開漏輸出、複用推輓輸出:可以理解爲GPIO口被用作第二功能時的配置情況(即並非作爲通用IO口使用) 
最後總結下使用情況: 
在STM32中選用IO模式 
(1) 浮空輸入_IN_FLOATING ——浮空輸入,可以做KEY識別,RX1 
(2)帶上拉輸入_IPU——IO內部上拉電阻輸入 
(3)帶下拉輸入_IPD—— IO內部下拉電阻輸入 
(4) 模擬輸入_AIN ——應用ADC模擬輸入,或者低功耗下省電 
(5)開漏輸出_OUT_OD ——IO輸出0接GND,IO輸出1,懸空,需要外接上拉電阻,才能實現輸出高電平。當輸出爲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爲低電平或不變。可以讀IO輸入電平變化,實現C51的IO雙向功能 
(6)推輓輸出_OUT_PP ——IO輸出0-接GND, IO輸出1 -接VCC,讀輸入值是未知的 
(7)複用功能的推輓輸出_AF_PP ——片內外設功能(I2C的SCL,SDA) 
(8)複用功能的開漏輸出_AF_OD——片內外設功能(TX1,MOSI,MISO.SCK.SS) 
STM32設置實例: 
(1)模擬I2C使用開漏輸出_OUT_OD,接上拉電阻,能夠正確輸出0和1;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默認是高電平;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;
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