STM32的8种GPIO输入输出模式深入详解

输入模式

-输入浮空（GPIO_Mode_IN_FLOATING）

-输入上拉(GPIO_Mode_IPU)

-输入下拉(GPIO_Mode_IPD)

-模拟输入(GPIO_Mode_AIN)

输出模式

-开漏输出(GPIO_Mode_Out_OD)

-开漏复用功能(GPIO_Mode_AF_OD)

-推挽式输出(GPIO_Mode_Out_PP)

-推挽式复用功能(GPIO_Mode_AF_PP)

输入浮空：浮空就是逻辑器件与引脚即不接高电平，也不接低电平。由于逻辑器件的内部结构，当它输入引脚悬空时，相当于该引脚接了高电平。一般实际运用时，引脚不建议悬空，易受干扰。通俗讲就是浮空就是浮在空中，就相当于此端口在默认情况下什么都不接，呈高阻态，这种设置在数据传输时用的比较多。浮空最大的特点就是电压的不确定性，它可能是0V，页可能是VCC，还可能是介于两者之间的某个值（最有可能）浮空输入一般用来做ADC输入用，这样可以减少上下拉电阻对结果的影响或者作为外部按键输入识别用。
输入上拉模式：上拉就是把点位拉高，比如拉到Vcc。上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平。电阻同时起到限流的作用。弱强只是上拉电阻的阻值不同，没有什么严格区分。上拉电阻的目的是为了保证在无信号输入时输入端的电平为高电平，避免输入端电平无法确定。

输入下拉：就是把电压拉低，拉到GND。与上拉原理相似。同样下拉电阻它是为了保证无信号输入时输入端的电平为低电平。避免输入端电平无法确定。

模拟输入：模拟输入是指传统方式的输入，数字输入是输入PCM数字信号，即0,1的二进制数字信号，通过数模转换，

转换成模拟信号，经前级放大进入功率放大器，功率放大器还是模拟的

开漏输出：输出端相当于三极管的集电极，要得到高电平状态需要上拉电阻才行，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）

开漏形式的电路有以下几个特点：

1. 利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up ，MOSFET到GND。IC内部仅需很下的栅极驱动电流。

2. 一般来说，开漏是用来连接不同电平的器件，匹配电平用的，因为开漏引脚不连接外部的上拉电阻时，只能输出低电平，如果需要同时具备输出高电平的功能，则需要接上拉电阻，很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压，便可以改变传输电平。比如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。(上拉电阻的阻决定了逻辑电平转换的沿的速度。阻越大，速度越低功耗越小，所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。)

3. OPEN-DRAIN提供了灵活的输出方式，但是也有其弱点，就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电，所以当电阻选择小时延时就小，但功耗大;反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求，则建议用下降沿输出。

4. 可以将多个开漏输出的Pin，连接到一条线上。通过一只上拉电阻，在不增加任何器件的情况下，形成“与逻辑”关系。这也是I2C，SMBus等总线判断总线占用状态的原理。补充:什么是“线与”?:

在一个结点(线)上, 连接一个上拉电阻到电源 VCC 或 VDD 和 n 个 NPN 或 NMOS 晶体管的集电极 C 或漏极 D, 这些晶体管的发射极 E 或源极 S 都接到地线上, 只要有一个晶体管饱和, 这个结点(线)就被拉到地线电平上. 因为这些晶体管的基极注入电流(NPN)或栅极加上高电平(NMOS),晶体管就会饱和, 所以这些基极或栅极对这个结点(线)的关系是或非 NOR 逻辑. 如果这个结点后面加一个反相器, 就是或 OR 逻辑.

其实可以简单的理解为:在所有引脚连在一起时，外接一上拉电阻，如果有一个引脚输出为逻辑0，相当于接地，与之并联的回路“相当于被一根导线短路”，所以外电路逻辑电平便为0，只有都为高电平时，与的结果才为逻辑1。

开漏复用功能：可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况（即并非作为通用IO口使用）。端口必须配置成复用功能输出模式（推挽或开漏）

推挽式输出：可以输出高，低电平，连接数字器件;推挽结构一般是指两个三级管分别受到互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源低定。

推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形方法任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小，效率高。输出即可以向负载灌电流。推拉式输出级即提高电路的负载能力，又提高开关速度

推挽式复用功能：可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况（并非作为通用IO口使用）

在STM32中选用IO模式
(1) 浮空输入_IN_FLOATING --浮空输入，可以做KEY识别，RX1
(2)带上拉输入_IPU--IO内部上拉电阻输入
(3)带下拉输入_IPD-- IO内部下拉电阻输入
(4) 模拟输入_AIN --应用ADC模拟输入，或者低功耗下省电
(5)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
(6)推挽输出_OUT_PP --IO输出0-接GND， IO输出1 -接VCC，读输入是未知的
(7)复用功能的推挽输出_AF_PP --片内外设功能(I2C的SCL,SDA)
(8)复用功能的开漏输出_AF_OD--片内外设功能(TX1,MOSI,MISO.SCK.SS)

GPIO的主要寄存器

每个GPIO端口都有

-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）

-一个32位锁定寄存器（GPIOx_LCKR）

每个I/O端口位可以自由编程，然而I/O端口寄存器必须按32位字被访问(不允许半字或字节访问)

端口配置低寄存器（GPIOx_CRL）

端口配置高寄存器（GPIOx_CRH）

端口输入数据寄存器(GPIOx_IDR)

端口输出数据寄存器(GPIOx_ODR)

https://blog.csdn.net/baidu_37366055/article/details/80060962

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