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STM32 IO模式

作者: 時(shí)間:2016-12-03 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò ) 收藏
有關(guān)推挽輸出、開(kāi)漏輸出、復用開(kāi)漏輸出、復用推挽輸出,以及上拉輸入、下拉輸入、浮空輸入、模擬輸入的區別

本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201612/325161.htm

最近在看數據手冊的時(shí)候,發(fā)現在Cortex-M3里,對于GPIO的配置種類(lèi)有8種之多:

(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(kāi)漏輸出
(6)GPIO_Mode_Out_PP推挽輸出
(7)GPIO_Mode_AF_OD復用開(kāi)漏輸出
(8)GPIO_Mode_AF_PP復用推挽輸出

對于剛入門(mén)的新手,我想這幾個(gè)概念是必須得搞清楚的,平時(shí)接觸的最多的也就是推挽輸出、開(kāi)漏輸出、上拉輸入這三種,但一直未曾對這些做過(guò)歸納。因此,在這里做一個(gè)總結:

推挽輸出:可以輸出高,低電平,連接數字器件;推挽結構一般是指兩個(gè)三極管分別受兩互補信號的控制,總是在一個(gè)三極管導通的時(shí)候另一個(gè)截止。高低電平由IC的電源低定。

推 挽電路是兩個(gè)參數相同的三極管或MOSFET,以推挽方式存在于電路中,各負責正負半周的波形放大任務(wù),電路工作時(shí),兩只對稱(chēng)的功率開(kāi)關(guān)管每次只有一個(gè)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(kāi)關(guān)速度。

詳細理解:

推 挽放大器的輸出級有兩個(gè)“臂”(兩組放大元件),一個(gè)“臂”的電流增加時(shí),另一個(gè)“臂”的電流則減小,二者的狀態(tài)輪流轉換。對負載而言,好像是一個(gè)“臂” 在推,一個(gè)“臂”在拉,共同完成電流輸出任務(wù)。當輸出高電平時(shí),也就是下級負載門(mén)輸入高電平時(shí),輸出端的電流將是下級門(mén)從本級電源經(jīng)VT3拉出。這樣一 來(lái),輸出高低電平時(shí),VT3一路和VT5一路將交替工作,從而減低了功耗,提高了每個(gè)管的承受能力。又由于不論走哪一路,管子導通電阻都很小,使 RC常數很小,轉變速度很快。因此,推拉式輸出級既提高電路的負載能力,又提高開(kāi)關(guān)速度。

開(kāi)漏輸出:輸出端相當于三極管的集電極.要得到高電平狀態(tài)需要上拉電阻才行.適合于做電流型的驅動(dòng),其吸收電流的能力相對強(一般20ma以?xún)?.

開(kāi)漏形式的電路有以下幾個(gè)特點(diǎn):

1.利用外部電路的驅動(dòng)能力,減少I(mǎi)C內部的驅動(dòng)。當IC內部MOSFET導通時(shí),驅動(dòng)電流是從外部的VCC流經(jīng)Rpull-up,MOSFET到GND。IC內部?jì)H需很下的極驅動(dòng)電流。

2.一 般來(lái)說(shuō),開(kāi)漏是用來(lái)連接不同電平的器件,匹配電平用的,因為開(kāi)漏引腳不連接外部的上拉電阻時(shí),只能輸出低電平,如果需要同時(shí)具備輸出高電平的功能,則需要 接上拉電阻,很好的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)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(diǎn),就是帶來(lái)上升沿的延時(shí)。因為上升沿是通過(guò)外接上拉無(wú)源電阻對負載充電,所以當電阻選擇小時(shí)延時(shí)就小,但功耗大;反之延時(shí)大功耗小。所以如果對延時(shí)有要求,則建議用下降沿輸出。

4.可以將多個(gè)開(kāi)漏輸出的Pin,連接到一條線(xiàn)上。通過(guò)一只上拉電阻,在不增加任何器件的情況下,形成“與邏輯”關(guān)系。這也是I2C,SMBus等總線(xiàn)判斷總線(xiàn)占用狀態(tài)的原理。補充:什么是“線(xiàn)與”?:

在 一個(gè)結點(diǎn)(線(xiàn))上,連接一個(gè)上拉電阻到電源VCC或VDD和n個(gè)NPN或NMOS晶體管的集電極C或漏極D,這些晶體管的發(fā)射極E或源極S都接到地線(xiàn)上, 只要有一個(gè)晶體管飽和,這個(gè)結點(diǎn)(線(xiàn))就被拉到地線(xiàn)電平上.因為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(huì )飽和,所以 這些基極或柵極對這個(gè)結點(diǎn)(線(xiàn))的關(guān)系是或非NOR邏輯.如果這個(gè)結點(diǎn)后面加一個(gè)反相器,就是或OR邏輯.

其實(shí)可以簡(jiǎn)單的理解為:在所有引腳連在一起時(shí),外接一上拉電阻,如果有一個(gè)引腳輸出為邏輯0,相當于接地,與之并聯(lián)的回路“相當于被一根導線(xiàn)短路”,所以外電路邏輯電平便為0,只有都為高電平時(shí),與的結果才為邏輯1。


該圖中左邊的便是推挽輸出模式,其中比較器輸出高電平時(shí)下面的PNP三極管截止,而上面NPN三極管導通,輸出電平VS+;當比較器輸出低電平時(shí)則恰恰相反,PNP三極管導通,輸出和地相連,為低電平。右邊的則可以理解為開(kāi)漏輸出形式,需要接上拉。

浮空輸入:對于浮空輸入,一直沒(méi)找到很權威的解釋?zhuān)?/p>

由于浮空輸入一般多用于外部按鍵輸入,結合圖上的輸入部分電路,我理解為浮空輸入狀態(tài)下,IO的電平狀態(tài)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(gè)概念很好理解,從字面便能輕易讀懂。
復用開(kāi)漏輸出、復用推挽輸出:可以理解為GPIO口被用作第二功能時(shí)的配置情況(即并非作為通用IO口使用)
最后總結下使用情況:
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(kāi)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(shí)現輸出高電平。當輸出為1時(shí),IO口的狀態(tài)由上拉電阻拉高電平,但由于是開(kāi)漏輸出模式, 這樣IO口也就可以由外部電路改變?yōu)榈碗娖交虿蛔???梢宰xIO輸入電平變化,實(shí)現C51的IO雙向功能
(6)推挽輸出_OUT_PP——IO輸出0-接GND,IO輸出1-接VCC,讀輸入值是未知的
(7)復用功能的推挽輸出_AF_PP——片內外設功能(I2C的SCL,SDA)復用推挽表示引腳的io的操作由相應的功能模塊來(lái)完成,普通推挽表示你需要通過(guò)gpio寄存器來(lái)操作引腳
(8)復用功能的開(kāi)漏輸出_AF_OD——片內外設功能(TX1,MOSI,MISO.SCK.SS)

STM32設置實(shí)例:

(1)模擬I2C使用開(kāi)漏輸出_OUT_OD,接上拉電阻,能夠正確輸出0和1;讀值時(shí)先GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_0);拉高,然后可以讀IO的值;使用GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_0);

(2)如果是無(wú)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(kāi)漏輸出_OUT_OD;

這是串口初始化函數中的一段代碼

GPIOA->CRH|=0X000008B0;//IO狀態(tài)設置

請問(wèn)這里第九位為什么要設置成復用功能推挽輸出模式 還有什么是復用功能推挽輸出模式????????


因為是串口不在時(shí)普通的IO口所以復用,
因為沒(méi)接上拉電阻所以推挽。
因為T(mén)X為發(fā)送數據端口所以輸出。


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