电平冲突与兼容

这是个常见的问题，比如为了减少系统的改动，在产品升级过程中，会保留上一版本的器件，而新更换的控制器或数字器件的电平与原版不同，为了兼容两种电平，需要电平之间的转换，这是设计者必须考虑的问题。

（1）最简单的变换5V到3V的电路就是电阻分压了：

图1：5V到3V的电平变换

（2）3V转5V
可以使用逻辑芯片：

图2：3V到5V的电平变换

升级带来的电平问题

笔者刚刚做完一个产品升级的项目，为了提高人机交互的性能，并且为以后的升级预留空间，将单片机从原来的51换成了ARM。其中有几处蜂鸣器和LED涉及到了电平的变换，如图3所示：

图3：ARM的IO口与5V电平的冲突

图3为一个嵌入式控制+无线通信平台，其中使用ARM的PA11口控制晶体管Q2，实现反相器，并控制LED的点亮与关闭。在之前的版本中是用51单片机的IO口控制Q2的，当IO口输出高电平（5V）时，Q2不导通，LED不发光，信号K2为低电平，不存在电平不兼容的问题。

现在换成ARM，问题来了，当PA11输出高电平（3.3V）时，Q2实际上是导通了，和原来的版本不一样了。事实上由于ARM采用的是3.3V的电平，导致无论PA11输出高电平还是低电平，Q2都导通，LED都发光，K2一直处于高电平状态。

在测试阶段，笔者发现LED一直发光，经检查做出了上述的分析，怎么解决呢？

STM32的开漏输出模式

我们知道单片机的IO口有一种开漏输出的结构，比如大家熟悉的51单片机的P0口就是开漏的结构，如图4所示：

图4：单片机开漏结构IO示意图

对于开漏结构的IO口最重要的就是，需要在单片机外部使用“上拉电阻”。如果上拉电阻接5V，那么就是5V逻辑电平了。重点来了：因此我们可以使用STM32 IO口的开漏模式，使用上拉电阻使其输出5V的逻辑电平。

STM32 IO口支持多种模式，通过配置寄存器可以选择不同的模式。STM32的固件库中定义了如下的结构体类型：

typedef struct
{uint16_t GPIO_Pin;            GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;  }GPIO_InitTypeDef;

其中GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode;一行用来设置IO口的模式，我们可以定义这样一个结构体：
GPIO_InitTypeDef GPIO_Structure;
然后将结构体中的GPIO_Mode定义成开漏输出：
GPIO_Structure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;

在初始化GPIO口之后就可以配合外置的上拉电阻实现5V的输出了。（为了解决LED一直亮的问题，笔者将图3中原来设计的备用不焊接的电阻R32焊接上了）

后记：尽管通过许多方法可以完成不同电平之间的兼容，但是在条件允许的情况下，还是不建议使用这样的结构，这样的系统增加了复杂度，需要更多的电源管理，也增加了硬件BUG的可能性。

水平有限，请多指教

STM32输出5V电平相关推荐

stm32管脚不能正常输出高低电平？
问题: 芯片:stm32f103rbt6,其中有PB3.PB4不能输出高低电平控制风扇, 程序代码没有问题.使能了GPIOB的时钟.使用了官方的库函数.寄存器操作都不能输出高电平. 分析: 1.开始以 ...
STM32 IO口输出高低电平
IO.h文件 #ifndef __IO_H #define __IO_H#include "stm32f10x.h"void IO_Init(void); void SetBite ...
MiniFly微型四轴学习开发日志（四）——关于四轴硬件知识以及如何通过STM32输出PWM方波控制电机
目录四轴硬件知识通过STM32输出PWM方波一.四轴硬件知识四轴无人机需要的硬件大致有以下几种:电子调速器(俗称电调),螺旋桨,电子(一般用无刷电机),飞行控制板,机架,电池,充电器,遥控器等 ...
LPC单片机IO口默认状态、复位状态、未初始化时输出高电平处理
众所周知,STM32当复位以后,gpio默认是高阻状态,也就是浮空输入. 由STM32切换到LPC1788,发现LPC的IO未初始化时输出高电平,初始化后才能拉低,这样和STM32的设计就不兼容了. ...
STM32输出比较模式和PWM模式比较
STM32 输出方波的方法有两种比较类似的,一个是PWM模式,一个是输出比较模式.下面来看看这两种模式的不同处在哪. 先看看官方对两种模式的介绍 PWM模式: 输出比较模式通过两种模式的介绍,好像不 ...
32 开漏输出高电平_关于各种IO输出类型详解
集电极开路输出的结构如图1所示,右边的那个三极管集电极什么都不接,所以叫做集电极开路;左边的三极管为反相之用,使输入为"0"时,输出也为"0". 对于图 1,当 ...
STM32输出PWM波形以及实现LED呼吸灯
目录一.PWM的简介 1.PWM的定义 2.PWM的优点 3.PWM的几种控制方法 (1)等脉宽PWM法 (2)随机PWM (3)SPWM法 4.PWM的主要参数 (1)PWM占空比 (2)PWM的 ...
STM32输出PWM信号（库函数版本）
什么是PWM信号? 官方解释:PWM信号一般指脉冲宽度调制.脉冲宽度调制是一种模拟控制方式,根据相应载荷的变化来调制晶体管基极或MOS管栅极的偏置,来实现晶体管或MOS管导通时间的改变,从而实现开关稳 ...
(ESP32学习1)IO的输出高低电平与上下拉输入
使用的是Arduino IDE , 函数非常简单,但有一些需要注意的地方,我第一篇文章是给IDE换主题,大家有不喜欢目前IDE配色主题的可以去看看先给大家看看ESP32的外设图开启输出模式的关键字 ...

STM32输出5V电平

目录

电平冲突与兼容

升级带来的电平问题

STM32的开漏输出模式

STM32输出5V电平相关推荐

最新文章

热门文章