STM32学习（五）

GPIO

General Purpose Input Output，通用输入输出端口，简称GPIO。
作用：

1. 采集外部器件的信息（输入）
2. 控制外部器件的工作（输出）

GPIO特点
1，不同型号，IO口数量可能不一样，可通过选型手册快速查询
2，快速翻转，每次翻转最快只需要两个时钟周期（F1最高速度可以到50Mhz）其实F103系统时钟72MHz，I/O口每次翻转最快达到36MHz，考虑超频到100MHz，F1最高速度就可以达到50MHz。
3，每个IO口都可以做中断（传统51单片机只有INT0，INT1两个中断）
4，支持8种工作模式

GPIO电气特性

开发板实际接3.3V

GPIO引脚类型：

• 电源引脚：以V字母开头的引脚

• 晶振引脚：外部低速晶振（32.768MHz）和外部高速晶振
  

• 复位引脚：NRST

• 下载引脚：串口下载引脚，SWD引脚，JTAG引脚

• BOOT引脚：BOOT0，BOOT1（引脚复用PB2）

• GPIO引脚：以P字母开头

不同芯片引脚分布情况

GPIOA有0~15个IO口

IO引脚分布特点：按组存在、组数视芯片而定、每组最多16个IO引脚

IO端口基本结构介绍

① 保护二极管（要在之前加限流电阻，否则有可能被击穿）
② 内部上拉、下拉电阻
③ 施密特触发器
④ P-MOS & N-MOS管
差别：上下拉电阻

斯密特触发器
斯密特触发器就是一种整形电路，可以将非标准方波，整形成方波。

• 当输入电压高于正向阈值电压，输出为高电平。
• 当输入电压低于负向阈值电压，输出为低电平。
• 当输入在正负向阈值电压之间，输出不变。

作用：整形！如正弦波转方波

P-MOS & N-MOS管简介
MOS管是压控型元件，通过控制栅源电压（ Vgs ）来实现导通或关闭。


G：栅极
S：源极
D：漏极

P：Vgs<0，导通
N：Vgs>0，导通

GPIO的8种工作模式

GPIO工作模式：输入浮空
①上拉电阻关闭
②下拉电阻关闭
③施密特触发器打开
④双MOS管不导通
特点：空闲时（高阻态，外部没有接任何东西），IO状态不确定，由外部环境决定。

输入上拉

①上拉电阻打开
②下拉电阻关闭
③施密特触发器打开
④双MOS管不导通
特点：空闲时，IO呈现高电平

模拟功能

①上拉电阻关闭
②下拉电阻关闭
③施密特触发器关闭
④双MOS管不导通
特点：专门用于模拟信号输入或输出，如：ADC和DAC

开漏输出

①上拉电阻关闭（输出时严格禁止）
②下拉电阻关闭
③施密特触发器打开
④ P-MOS管始终不导通（所以要接高电平VDD）
⑤往ODR对应位写0，N-MOS管导通（外部输出0），写1则N-MOS管不导通（高阻态）
特点：不能输出高电平，必须有外部上拉才能输出高电平

开漏式复用功能

①上拉电阻关闭
②下拉电阻关闭
③施密特触发器打开
④ P-MOS管始终不导通
由片上外设控制
特点：1.不能输出高电平，必须有外部（或内部）上拉才能输出高电平。2.由其它外设控制输出

推挽输出

①上拉电阻关闭
②下拉电阻关闭
③施密特触发器打开
④往ODR对应位写0，N-MOS管导通，写1则P-MOS管导通
特点：可输出高低电平，驱动能力强。

推挽式复用功能

①上拉电阻关闭
②下拉电阻关闭
③施密特触发器打开

特点：可输出高低电平，驱动能力强，由其它外设控制输出

1，F1在输出模式，禁止使用内部上下拉
F4/F7/H7在输出模式，可以使用内部上下拉

2，不同系列IO翻转速度可能不同

GPIO寄存器

端口配置低寄存器（CRL）- F1

设置工作模式，输出速度。
CRL和CRH共64个位，一组GPIO有16个口，所以平均4个位控制一个IO口。
所以CRL控制Px0~Px7,8个IO口。
所以CRL控制Px8~Px15,8个IO口。

端口输出数据寄存器（ODR）-F1

对应16个IO口，每个IO口一个位。
输入上拉/下拉电阻通过ODR寄存器来设置

端口输入数据寄存器（IDR）– F1
用于设置IO引脚输出的电平

端口位设置/清除寄存器（BSRR）-F1

用于间接控制ODR寄存器

ODR和BSRR寄存器控制输出有什么区别？
ST官方给的答案：使用ODR，在读和修改访问之间产生中断时，可能会发生风险；BSRR则无风险。

所以最好用BSRR寄存器控制输出