STM32学习笔记之GPIO口的使用

一、GPIO口简介

1、 GPIO口输入输出模式

1.1 一般来说STM32的输入输出管脚有以下8种配置方式：

输入

① 浮空输入_IN_FLOATING——浮空输入，可以做KEY识别

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

输出
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，读输入值是未知的。

复用输出

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）

2、输入输出模式详解

一般我们平时用的最多的也就是推挽输出、开漏输出、上拉输入，介绍如下：

2.1推挽输出：

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极管分别受两互补信号的控制，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放大任务，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。输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。推拉式输出级既提高电路的负载能力，又提高开关速度。

2.2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内部仅需很小的栅极驱动电流。

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。（上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的沿的速度。阻值越大，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。

2.3浮空输入 ：对于浮空输入，一直没找到很权威的解释，只好从以下图中去理解了。

2.4 上拉输入/下拉输入/模拟输入：这几个概念很好理解，从字面便能轻易读懂。

2.5 复用开漏输出、复用推挽输出：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）

二、GPIO口配置

1、根据具体应用配置为输入或输出

① 作为普通GPIO输入：

根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。

② 作为普通GPIO输出：

根据需要配置该引脚为推挽输出或开漏输出，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。

③ 作为普通模拟输入：