GPIO外设

一、GPIO简介

• GPIO，general-purpos IO port,通用输入输出引脚，所有的GPIO引脚都有基本的输入输出功能。
  • 最基本的输出功能：STM32控制引脚输出高、低电平，实现开关控制；
  • 最基本的输入功能：检测外部输入电平；
  • STM32芯片的GPIO引脚与外部设备连接起来，可实现与外部通讯、控制以及数据采集的功能；
  • STM32的GPIO被分成很多组（PAx,PBx…），每组有16个引脚；（STM32F103ZET6有GPIOA~GPIOG共7组GPIO，该芯片一共144个引脚，其中GPIO就占了一大部分）

二、GPIO框图剖析

1.保护二极管、上下拉电阻

• 保护二极管
  

  • 在引脚处有两个保护二极管，防止引脚外部过高或过低的电压输入。尽管有这样的保护，并不意味着STM32的引脚能直接外界大功率驱动器件，强制驱动要么电机不转，要么导致芯片烧毁，必须要加大功率及隔离电路驱动。
    • 引脚电压高于V_DD 时，上方二极管导通；
    • 引脚电压低于V_SS时，下方二极管导通；

• GPIO引脚线经过两个保护二极管后，向上流向“输入模式”结构，向下流向“输出模式”结构；

• 上下拉电阻
  

  • 上拉电阻的作用
    • 确定默认电平（高电平），提高抗干扰能力；
    • 增强驱动能力；
  • 下拉电阻的作用
  • 确定默认电平（低电平），提高抗干扰能力；

2. P-MOS管和N-MOS管

• P-MOS和N-MOS管组成的单元电路，使GPIO具有“推挽输出”和“开漏输出”两种模式
  • 推挽输出。
    • 该结构中输入高电平时—>经过反向—>上方P-MOS导通，下方N-MOS关闭，对外输出高电平；
    • 该结构中输入低电平时—>经过反向—>上方P-MOS关闭，下方P-MOS导通，对玩输出低电平；
    • 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0V，高电平为3.3V；

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