首页 > 嵌入式基础教程 > 基础知识

1、STM32的GPIO结构图

GPIO共有8中设置模式:输入浮空、输入上拉、输入下拉、模拟输入、开漏输出、推挽式输出、推挽式复用功能,开漏复用功能,共4种输入,2种输入,2种复用功能。

2、模式说明

①浮空输入

图中施密特触发器是开启的,IO口的状态可以直接送到输入寄存器中,CPU可以直接读取输入寄存器;

在上图中,阴影的部分处于不工作状态,尤其是下半部分的输出电路,实际上是与端口处于隔离状态。

黄色的高亮部分显示了数据传输通道,外部的电平信号通过左边编号1的IO端口进入STM32,经过编号2的施密特触发器的整形送入编号3的输入数据寄存器,在输入数据寄存器的另一端编号4,CPU可以随时读出IO端口的电平状态。

②上拉输入

STM32的GPIO带上拉输入模式的配置。与前面的浮空输入模式相比,仅仅是在数据通道上部,接入了一个上拉电阻,根据STM32的数据手册,这个上拉电阻阻值介于30K~50K。

同样,CPU可以随时在输入数据寄存器的另一端,读出IO端口的电平状态。

③下拉输入

④模拟输入

施密特触发器是关闭的,信号直接到ADC输入;

STM32的模拟输入通道的配置则更加简单,信号从左边编号1的端口进入,从右边编号2的一端直接进入ADC模块。

这里我们看到所有的上拉、下拉电阻和施密特触发器,均处于断开状态,因此输入数据寄存器将不能反映端口上的电平状态,也就是说,模拟输入配置下,CPU不能在输入数据寄存器上读到有效的数据。

⑤开漏输出模式

当CPU在编号1端通过“位设置/清楚寄存器”或“输出数据寄存器”写入数据后,该数据位通过编号2的输出控制电路传送到编号4的IO端口。

如果CPU写入的是逻辑1,则编号3的N-MOS管将处于关闭状态,此时IO端口的电平将由外部的上拉电阻决定,如果CPU写入的是逻辑0,则编号3的N-MOS管将处于开启状态,此时IO端口的电平被编号3的N-MOS管拉到了VSS的零电位。

在上图的上半部,施密特触发器处于开启状态,这意味着CPU可以在“输入数据寄存器”的另一端,随时监控IO端口的状态;通过这个特性,还实现了虚拟的IO端口双向通信,只要CPU输出逻辑1,由于编号3的N-MOS管处于关闭状态,IO端口的电平将完全由外部电路决定,因此,CPU可以在“输入数据寄存器”读到外部电路的信号,而不是它自己输出的逻辑1。

GPIO口的输出模式下,有3种输出速度可选(2MHz、10MHz和50MHz),这个速度是指GPIO口驱动电路的响应速度,而不是输出信号的速度,输出信号的速度与程序有关(芯片内部在IO口的输出部分安排了多个响应速度不同的输出驱动电路,用户可以根据自己的需要选择合适的驱动电路)。通过选择速度来选择不同的输出驱动模块,达到最佳的噪声控制和降低功耗的目的。高频的驱动电路,噪声也高,当不需要高的输出频率时,请选用低频驱动电路,这样非常有利于提高系统的EMI性能。当然如果要输出较高的频率的信号,但却选用了较低频率的驱动模块,很可能会得到失真的输出信号。

⑥开漏输出复用功能

⑦推挽输出模式

⑧推挽复用输出模式

GPIO推挽复用输出模式,编号2的输出控制电路的输入,与复用功能的输出端相连,此时输出数据寄存器被从输出通道断开了,并和片上外设的输出信号连接。我们将GPIO配置成复用输出功能后,如果外设没有被激活,那么它的输出将不确定,其它部分与前述模式一致,包括对“输入数据寄存器”的读取。

3、应用场合

①上拉输入、下拉输入可以用来检测外部信号;例如,按键等;

②浮空输入模式,由于输入阻抗较大,一般把这种模式用于标准通信协议的I2C、USART的接收端;

③普通推挽输出模式一般应用在输出电平为0和3.3V的场合。而普通开漏输出模式一般应用在电平不匹配的场合,如需要输出5V的高电平,就需要在外部一个上拉电阻,电源为5V,把GPIO设置为开漏模式,当输出高阻态时,由上拉电阻和电源向外输出5V电平。

④对于相应的复用模式,则是根据GPIO的复用功能来选择,如GPIO的引脚用作串口的输出,则使用复用推挽输出模式。如果用在IC、SMBUS这些需要线与功能的复用场合,就使用复用开漏模式。

⑤在使用任何一种开漏模式时,都需要接上拉电阻。

换一批

延伸阅读

[行业资讯] 中天微首次赴台 广邀业者加入阿里巴巴IoT生态系统

中天微首次赴台 广邀业者加入阿里巴巴IoT生态系统

成立于2001年的CPU IP供应商杭州中天微系统公司(C-SKY)自2018年4月被阿里巴巴集团全资收购后,由于成为阿里巴巴建构云端一体的整体IoT生态链的重要一环,已大幅提升了市场能见度与重要性。带着丰富的集团资源,中天微此前首度在台湾......

关键字:CPU 阿里巴巴 生态链

[行业资讯] 明年首季或再度跌价10%,三大主因导致NAND闪存旺季不旺

明年首季或再度跌价10%,三大主因导致NAND闪存旺季不旺

TrendForce存储器研究(DRAMeXchange)分析,中美贸易冲击升温、英特尔CPU缺货、苹果新机出货量不如预期等3大因素冲击,造成NAND Flash旺季不旺,展望明年上半年供过于求的情况恐更加显著,价格跌势难止,预估第1季NA......

关键字:存储器 NAND Flash CPU

[行业资讯] Intel再增5亿美元额外资本支出:用于提升14nm产能

Intel再增5亿美元额外资本支出:用于提升14nm产能

虽然14nm行将收尾,但是却有大量的客户在赶“末班车”,导致CPU供货告急。Intel年初宣布增加10亿美元的额外资本支出用于转向更新的、更先进的生产工具,以便增加产能,在近日的第39届纳斯达克投资者会议上,首席工程官、技术、系统架构和客户......

关键字:CPU 英特尔 芯片

[行业资讯] 9代酷睿作为的“钎焊工艺”到底是个什么鬼?

9代酷睿作为的“钎焊工艺”到底是个什么鬼?

9代酷睿处理器已经发布了不少型号了,虽然Core i7-9700K加了2个核心但是却删了超线程。而最吸引人的点却是传说中的“钎焊工艺”,今天我们来简单聊聊这个“钎焊”到底是个什么东西。先不说处理器是什么封装,只从上半部分比较的话,桌面级CP......

关键字:CPU GPU 处理器

[行业资讯] 中国RISC-V产业联盟成立 旨在实现CPU自主可控繁荣

中国RISC-V产业联盟成立 旨在实现CPU自主可控繁荣

致力于实现CPU的自主可控繁荣,10月17日,中国RISC-V产业联盟(China RISC-V Industry Consortium)和上海市RISC-V专业委员会在上海正式成立,RISC-V产业化高峰论坛同时举办。 ......

关键字:CPU 上海 RISC-V产业

[趣科技] 谷歌惊天预言:人类将在2029年开始实现远距离性爱与永生

谷歌惊天预言:人类将在2029年开始实现远距离性爱与永生

作家、发明家、计算机科学家、谷歌首席未来学家雷·库兹韦尔(Ray Kurzweil)在接受《花花公子》杂志专访时表示,在不远的将来,技术将让我们变得更聪明、更健康,人类将在2029年开始实现永生,远距离的性爱将发生。......

关键字:谷歌 人类 永生

[新鲜事] 科学家证实:最早拥有自我意识的物种竟然是海豚!

科学家证实:最早拥有自我意识的物种竟然是海豚!

近期,研究人员发现宽吻海豚(bottlenose dolphin)是自我意识出现最早的物种,甚至比人类和黑猩猩还要早。......

关键字:海豚
条评论

我 要 评 论

网友评论

大家都爱看

  • 扇出型晶圆级封装的优势和挑战!

    我们有能力创造一些能保持前代性能并且更好更小的电子设备,例如今天的可穿戴设备、智能手机或平板电脑,这是由于很多因素超过摩尔定律而快速发展,从而能够从底层的嵌入组件发展到今天把它们封…

    2018-03-29
  • Xilinx推出革命性的新型自适应计算产品

    自适应和智能计算的全球领先企业赛灵思公司(Xilinx, Inc.,(NASDAQ:XLNX)),近日宣布推出一款超越FPGA功能的突破性新型产品,名为ACAP(Adaptive Compute Acceleration Platform,自适应计算加速…

    2018-03-20
  • 赛普拉斯为树莓派3 B+ IoT单板计算机提供强大稳定的无

    先进嵌入式系统解决方案的领导者赛普拉斯(纳斯达克代码:CY)近日宣布其Wi-Fi®和蓝牙®combo解决方案为全新的树莓派 3 B+(Raspberry Pi 3Model B+)IoT单板计算机提供强大稳定的无线连接…

    2018-03-20
  • 观看直播领红包,SEED-A10加速卡助力人工智能

    随着云服务器、云计算的发展,大家对硬件加速的需求越来越多,但是随着设备功耗的上升、性能需求越来越高,常规加速设备以及开始不能满足需求,因此FPGA逐渐在硬件加速中找到了自己的位置,而艾…

    2018-03-19
  • 特朗普:博通不得以任何形式收购高通

    白宫周一(3月12日)晚发出声明,川普(特朗普)总统出于“国家安全”考量、禁止新加坡博通公司(Broadcom)收购美国高通公司(Qualcomm)。

    2018-03-14