STM32F103系列单片机通用和复用I/O(GPIO)

发布于:2024-11-28 ⋅ 阅读:(60) ⋅ 点赞:(0)

一、GPIO功能描述

        每个GPI/O端口有两个32位配置寄存器(GPIOx_CRL, GPIOx_CRH),两个32位数据寄存器(GPIOx_IDR和GPIOx_ODR),一个32位置位/复位寄存器(GPIOx_BSRR),一个16位复位寄存器(GPIOx_BRR)和一个32位锁定寄存器(GPIOx_LCKR)。

1.GPIO的八种工作模式

        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。

        各种模式详解:【STM32】GPIO工作原理(八种工作方式超详细分析,附电路图)_芯片管脚 gpic-CSDN博客

1.端口位配置如下:

在 MDK 中是通过一个枚举类型定义的:

typedef enum
{ 
    GPIO_Mode_AIN = 0x0, //模拟输入
    GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04, //浮空输入
    GPIO_Mode_IPD = 0x28, //下拉输入
    GPIO_Mode_IPU = 0x48, //上拉输入
    GPIO_Mode_Out_OD = 0x14, //开漏输出
    GPIO_Mode_Out_PP = 0x10, //通用推挽输出
    GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C, //复用开漏输出
    GPIO_Mode_AF_PP = 0x18 //复用推挽
}GPIOMode_TypeDef;

2.开漏输出和推挽输出的区别?

开漏输出:只可以输出强低电平,高电平得靠外部电阻拉高。输出端相当于三极管的集电极。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);
推挽输出:可以输出强高、低电平,连接数字器件。
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。

3、在STM32中选用怎样选择I/O模式?

  • 浮空输入_IN_FLOATING ——浮空输入,可以做KEY识别,RX1
  • 带上拉输入_IPU——IO内部上拉电阻输入
  • 带下拉输入_IPD—— IO内部下拉电阻输入
  • 模拟输入_AIN ——应用ADC模拟输入,或者低功耗下省电
  • 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
  • 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
  • 复用功能的推挽输出_AF_PP ——片内外设功能(I2C的SCL、SDA)
  • 复用功能的开漏输出_AF_OD——片内外设功能(TX1、MOSI、MISO.SCK.SS)

 4.输出模式位

  • 低速(GPIO_Speed_Level_1):适用于一些不需要快速响应的简单应用,比如低频信号的数字输入输出(例如按键扫描、开关控制等)。
  • 中速(GPIO_Speed_Level_2):适合一般用途的 GPIO 引脚,响应速度适中。例如常见的外设接口(如 UART),或者中等速度的信号控制。
  • 高速(GPIO_Speed_Level_3):用于要求较高数据传输速率的应用,如 SPI、I2C 通信,或者需要频繁切换的数字输出。

在 MDK 中是通过一个枚举类型定义的:

typedef enum
{
    GPIO_Speed_10MHz = 1,
    GPIO_Speed_2MHz,
    GPIO_Speed_50MHz
}GPIOSpeed_TypeDef;

5.读/写数据

stm32f10x_gpio.h 最后可以看到定义: