[技术讨论]STM32 IO口输出之推挽输出和开漏输出对比

先上一个总览图

众所周知STM32的IO口可配置成输出和输出，其中输入有四种模式，输出也有四种模式，分别如下：
输入：
GPIO_Mode_AIN-----------------模拟输入
GPIO_Mode_IN_FLOATING---------浮空输入
GPIO_Mode_IPD-----------------下拉输入
GPIO_Mode_IPU-----------------上拉输入

输出：
GPIO_Mode_Out_OD---------开漏输出
GPIO_Mode_Out_PP---------推挽输出
GPIO_Mode_AF_OD----------复用开漏输出
GPIO_Mode_AF_PP----------复用推挽输出

下面我就输出中常用的推挽输出和开漏输出做下简单介绍，很多新手朋友对这两种模式也是一知半解
一、推挽输出模式
所谓的推挽输出模式，是根据这两个MOS管的工作方式来命名的。
在该结构中输入高电平时，经过反向后，上方的P-MOS导通，下方的N-MOS关闭，对外输出高电平。
如果想要点亮一个LED，硬件连接如下：

而在该结构中输入低电平时，经过反向后，上方的P-MOS关闭，下方的N-MOS管导通，对外输出低电平。
如果想要点亮一个LED，硬件连接如下：

当引脚高低电平切换时，两个管子轮流导通，P管负责灌电流，N管负责拉电流，使其负载能力和开关速度都比普通的方式有很大的提高。
推挽输出的低电平为0伏，高电平为3.3伏。即推挽输出的高电平和内部VDD一致。
注意短路风险：如下图IO_1和IO_2短接了，由于IO_1输出低电平，IO_2输出高电平，相当于VDD和VSS直接短接了，就会短路，这是推挽输出的一个风险，所以需要后面的开漏输出来解决这个问题。

二、开漏输出模式

开漏输出模式时，上方的P-MOS管完全不工作。

若控制输入为0，则P-MOS管关闭，N-MOS管导通，使输出接地。

若控制输入为1 ，则P-MOS管和N-MOS管都关闭，所以引脚既不输出高电平，也不输出低电平，为高阻态。此时想要输出高电平必须外部接上拉电阻。

它具有“线与”特性，也就是说，若有很多个开漏模式引脚连接到一起时，只有当所有引脚都输出高阻态，才由上拉电阻提供高电平，此高电平的电压为外部上拉电阻所接的电源的电压。若其中一个引脚为低电平，那线路就相当于短路接地，使得整条线路都为低电平，0伏。

如下图，IO_1、IO_2、IO_3连接在了一起，由于IO_1和IO_3被拉低了，所以即使IO_2内部的NMOS没导通，IO_2也会被拉低。这样解决了推挽输出的短路风险

在STM32的应用中，除了必须用开漏模式的场合，我们都习惯使用推挽输出模式。

开漏输出一般应用在I2C、SMBUS通讯等需要“线与”功能的总线电路中。

总结：

哪些地方用开漏输出：常用的驱动LED、蜂鸣器等

哪些地方用开漏输出：常用的需要上拉的应用如IIC、SPI总线等。
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作者：王小琪
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