STM32的8种输入输出方式

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STM32端口输入输出模式配置

STM32端⼝输⼊输出模式配置STM32的IO⼝模式配置根据数据⼿册提供的信息，stm32的io⼝⼀共有⼋种模式，他们分别是：四种输⼊模式上拉输⼊：通过内部的上拉电阻将⼀个不确定的信号通过⼀个电阻拉到⾼电平。

下拉输⼊：把电压拉到GND。

与上拉原理相似。

浮空输⼊：引脚内部什么都不接，处于浮空模式下，电平状态是不确定的。

外部信号输⼊什么，IO⼝就是什么状态。

模拟输⼊：接收到的是连续的模拟信号，⼀般⽤于AD转换。

四种输出模式推挽输出：可以输出⾼低电平，连接数字器件。

在stm32中推挽电路由两个MOS管组成：输出⾼电平时P-MOS管导通，引脚联通VDD(3.3v)。

输出低电平时N-MOS导通，引脚联通GND。

**该⽅式既提⾼电路的负载能⼒，⼜提⾼开关速度。

**开漏输出：⽆法直接输出⾼电平，要在外部连接上拉电阻才⾏，输出的电压由上拉电阻连接的电源决定。

适合做电流型的驱动，其吸收电流的能⼒相对强（⼀般20ma以内）。

开漏输出还有⼀个特性：线与。

即很多开漏模式引脚连接在⼀起，只有当所有引脚都输出1时，才能够被上拉电阻拉到⾼电平。

若有⼀个引脚为低电平，则所有引脚相当于接地。

复⽤推挽输出：简单来说就是给内部外设使⽤的推挽输出模式，复⽤开漏输出：简单来说就是给内部外设使⽤的开漏输出模式在STM32中，根据不同的使⽤场景，选⽤不同的IO模式：GPIO_Mode_AIN：模拟输⼊，⼀般⽤作模数转换GPIO_Mode_IN_FLOATING：浮空输⼊，常⽤在key识别上**GPIO_Mode_IPD: **下拉输⼊--- IO内部下拉电阻输⼊GPIO_Mode_IPU：上拉输⼊--- IO内部上拉电阻输⼊GPIO_Mode_Out_OD：开漏输出---可以外接上拉电阻输出较⾼的电平，也能够通过读取IO的电平变化实现C51的IO双向功能。

**GPIO_Mode_Out_PP： **推挽输出---IO输出0-接GND，IO输出1 -接VCC，读输⼊值是未知的。

STM32的输入输出管脚配置

STM32的输入输出管脚有下面8种可能的配置：（4输入+2输出+2复用输出）①浮空输入_IN_FLOATING②带上拉输入_IPU③带下拉输入_IPD④模拟输入_AIN⑤开漏输出_OUT_OD⑥推挽输出_OUT_PP⑦复用功能的推挽输出_AF_PP⑧复用功能的开漏输出_AF_OD1.1I/O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I/O 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I/O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（EMI是Electro Magnetic Interference的缩写，即电磁干扰；EMC是Electro Magnetic Compatibility的缩写，指电磁兼容性）。

当然如果要输出较高频率的信号，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。

关键是GPIO的引脚速度跟应用匹配（推荐10倍以上？）。

比如：1.1.1 对于串口，假如最大波特率只需115.2k，那么用2M的GPIO的引脚速度就够了，既省电也噪声小。

1.1.2 对于I2C接口，假如使用400k波特率，若想把余量留大些，那么用2M的GPIO的引脚速度或许不够，这时可以选用10M的GPIO引脚速度。

1.1.3 对于SPI接口，假如使用18M或9M波特率，用10M的GPIO的引脚速度显然不够了，需要选用50M的GPIO的引脚速度。

1.2 GPIO口设为输入时，输出驱动电路与端口是断开，所以输出速度配置无意义。

1.3 在复位期间和刚复位后，复用功能未开启，I/O端口被配置成浮空输入模式。

1.4 所有端口都有外部中断能力。

STM32中GPIO的8种工作模式总结

STM32 中GPIO 的8 种工作模式总结
一、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个互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截止。

高低电平由IC 的电源决定。

形象点解释：推挽，就是有推有拉，任何时候IO 口的电平都是确定的，不需要外接上拉或者下拉电阻。

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。

二、开漏输出：
开漏，就等于输出口接了个NPN 三极管，并且只接了E，B，而C 极是开
路的，你可以接一个电阻到3.3V，也可以接一个电阻到5V，这样，在输出
1 的时候，就可以是5V 电压，也可以是3.3V 电压了，但是不接电阻上拉的
时候，这个输出高就不能实现了。

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：。

STM32单片机的八种IO口模式解析

STM32单片机的八种IO口模式解析
STM32八种IO口模式区别
（1）GPIO_Mode_AIN模拟输入
（2）GPIO_Mode_IN_FLOATING浮空输入
（3）GPIO_Mode_IPD下拉输入
（4）GPIO_Mode_IPU上拉输入
（5）GPIO_Mode_Out_OD开漏输出
（6）GPIO_Mode_Out_PP推挽输出
（7）GPIO_Mode_AF_OD复用开漏输出
（8）GPIO_Mode_AF_PP复用推挽输出
以下是详细讲解
（1）GPIO_Mode_AIN模拟输入
即关闭施密特触发器，将电压信号传送到片上外设模块（不接上、下拉电阻）
（2）GPIO_Mode_IN_FLOATING浮空输入
浮空输入状态下，IO的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定，如果在该引脚悬空的情况下，读取该端口的电平是不确定的
（3）GPIO_Mode_IPD下拉输入GPIO_Mode_IPU上拉输入
一般来讲，上拉电阻为1K-10K，电阻越小，驱动能力越强
电阻的作用：防止输入端悬空，减少外部电流对芯片的干扰，限流；，增加高电平输出时的驱动能力。

上拉输入：在默认状态下（GPIO引脚无输入）为高电平
下拉输入：在默认状态下（GPIO引脚无输入）为低电平
（4）GPIO_Mode_Out_OD开漏输出
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，。

STM32的八种GPIO工作方式详解

STM32的八种GPIO工作方式详解STM32的GPIO介绍STM32引脚说明GPIO是通用输入/输出端口的简称，是STM32可控制的引脚。

GPIO的引脚与外部硬件设备连接，可实现与外部通讯、控制外部硬件或者采集外部硬件数据的功能。

STM32F103ZET6芯片为144脚芯片，包括7个通用目的的输入/输出口(GPIO)组，分别为GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD、GPIOE、GPIOF、GPIOG，同时每组GPIO口组有16个GPIO口。

通常简略称为PAx、PBx、PCx、PDx、PEx、PFx、PGx，其中x为0-15。

STM32的大部分引脚除了当GPIO使用之外，还可以复用位外设功能引脚(比如串口)，这部分在【STM32】STM32端口复用和重映射(AFIO辅助功能时钟) 中有详细的介绍。

GPIO基本结构每个GPIO内部都有这样的一个电路结构，这个结构在本文下面会具体介绍。

这边的电路图稍微提一下：保护二极管：IO引脚上下两边两个二极管用于防止引脚外部过高、过低的电压输入。

当引脚电压高于VDD时，上方的二极管导通;当引脚电压低于VSS时，下方的二极管导通，防止不正常电压引入芯片导致芯片烧毁。

但是尽管如此，还是不能直接外接大功率器件，须加大功率及隔离电路驱动，防止烧坏芯片或者外接器件无法正常工作。

P-MOS管和N-MOS管：由P-MOS管和N-MOS管组成的单元电路使得GPIO具有“推挽输出”和“开漏输出”的模式。

这里的电路会在下面很详细地分析到。

TTL肖特基触发器：信号经过触发器后，模拟信号转化为0和1的数字信号。

但是，当GPIO引脚作为ADC采集电压的输入通道时，用其“模拟输入”功能，此时信号不再经过触发器进行TTL电平转换。

ADC外设要采集到的原始的模拟信号。

这里需要注意的是，在查看《STM32中文参考手册V10》中的GPIO的表格时，会看到有“FT”一列，这代表着这个GPIO口时兼容3.3V和5V的;如果没有标注“FT”，就代表着。

STM32微处理器 GPIO接口定义

GPIO_ReadOutputDataBit ()函数是读取指定IO口某个引脚的输出值，也就是读取寄存器ODR相应位的值
例如：读取GPIOE.5引脚输出值 GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOE, GPIO_Pin_5);
GPIO_ReadOutputData()函数是读取指定IO口16个引脚的输出值，也就是读取寄存器ODR的值
IO端口低配置寄存器CRL描述，如下图1所示。该寄存器的复位值为：
0X4444 4444 既配置端口为浮空输入模式
STM32
认识STM32的IO口
2. STM32的IO端口寄存器
② 端口高配置寄存器CRH
CRH的作用和CRL完全一样，CRH控制的是高8位输出口。例如：设置GPIOC的11位为上拉输入，12位为推挽输出，输出速率为
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
通过这3个语句，设置了PC11为上拉输入，PC12为推挽输出、速率为50MHz。
STM32
认识STM32的IO口
2. STM32的IO端口寄存器
例如：设置GPIOC的11位为上拉输入，12位为推挽输出，输出速率为50MHz
。若采用stm32f10x_gpio.c文件中的GPIO_Init函数设置，代码如下：
设连接的时候很有优势，具体哪些IO口是5V兼容的，可从数据手册引脚描述查到（I/O Level标FT的就是5V电平兼容的）。

《嵌入式技术》期末考试题及答案A（基于STM32）

《嵌⼊式技术》期末考试题及答案A（基于STM32）《嵌⼊式技术》期末考试题1⼀、填空题（20分）1.ARM 这个缩写包含两个意思：⼀是指___________；⼆是指______________。

2.常⽤的AT89C52单⽚机为_____位单⽚机，⽽STM32单⽚机为____位单⽚机。

3.常⽤的STM32F103~107系列单⽚机是基于_________内核，此内核采⽤的是___________结构。

4.STM32单⽚机共有8种输⼊输出模式，其中输⼊模式有____种，输出模式有_____种。

5.在编写按键检测程序时，加⼀个延时判断的⽬的是为了__________，这种⽅法叫________。

⼆、判断题（20分）1、学习嵌⼊式技术不需要硬件基础，只需要会编写软件即可。

（）2、STM32F103~107系列单⽚机的最⼤系统时钟频率为72MHz。

（）3、STM32F103~107系列单⽚机的⼯作电压为5.0V。

（）4、STM32的软件开发环境有Keil u5、IAR等。

（）5、STM32的开发模式只有基于固件库函数⽅式⼀种。

（）三、名词解释（20分）1、GPIO2、TIMER3、USART4、OS四、简答题（40分）1、请举例说明，在你⾝边有哪些是单⽚机应⽤系统（⾄少举3例）？2、与常⽤的AT89C52单⽚机⽐较，STM32单⽚机有哪些⽅⾯的优点？3、STM32单⽚机常见的基本功能部件（外设）有哪些？4、编写⼀个函数，函数描述：控制LED每隔1S闪烁⼀次，控制LED的引脚为PC8，只写出具体的控制函数即可，整体程序不⽤编写。

《嵌⼊式技术》期末考试题1 参考答案⼀、填空题1、ARM 公司ARM 公司设计的CPU及其架构2、8 323、Cortex-M3 哈佛2、4 43、延时消抖软件消抖法⼆、判断题1、?2、?3、?4、?5、?三、名词解释1、输⼊/输出接⼝2、定时器3、通⽤串⾏通信接⼝4、操作系统四、简答题1、略2、（1）stm32 单⽚机的运算速度⽐AT89C52单⽚机的快；（2）stm32 单⽚机能移植操作系统,这样能处理多任务；（3）stm32 单⽚机外围接⼝功能⽐AT89C52单⽚机强⼤。

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如图所示，推挽放大器的输出级有两个“臂”（两组放大元件），一个
输入高电平时，输出端的电流将是下级门从本级电源经VT3拉出。

这样一来，输出高低电平时，VT3 一路和 VT5 一路将交替工作，从而减低了功耗，提高了每个管的承受能力。

又由于不论走哪一路，管子导通电阻都很小，使RC常数很小，转变速度很快。

因此，推拉式输出级既提高电路的负载能力，又提高开关速度。

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。

关于推挽输出和开漏输出，最后用一幅最简单的图形来概括：
该图中左边的便是推挽输出模式，其中比较器输出高电平时下面的PNP三极管截止，而上面NPN三极管导通，输出电平VS+；当比较器输出低电平时则恰恰相反，PNP三极管导通，输出和地相连，为低电平。

右边的则可以理解为开漏输出形式，需要接
上拉。

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
由于浮空输入一般多用于外部按键输入，结合图上的输入部分电路，我理解为浮空输入状态下，IO的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定，如果在该引脚悬空的情况下，读取该端口的电平是不确定的。

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。

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）
最后总结下使用情况：
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，读输入值是未知的
（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）
STM32设置实例：
（1）模拟I2C使用开漏输出_OUT_OD，接上拉电阻，能够正确输出0和1；读值时先GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0)；拉高，然后可以读IO的值；使用GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_0)；
（2）如果是无上拉电阻，IO默认是高电平；需要读取IO的值，可以使用带上拉输入_IPU和浮空输入_IN_FLOATING和开漏输出_OUT_OD；。