STM32 IO口初始化配置的一些理解

本次设计中需要的外围电路的输入以及输出，这里就以正点原子的库函数为例，进行IO口的初始化配置。

首先，以继电器驱动为例，代表了IO口开漏输出，通过输出高电平，控制外围电路。

void Relay_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //ʹÄÜGPIOB¶Ë¿ÚʱÖÓ

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //ËÙ¶ÈΪ50MHz
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //¸ù¾Ý²ÎÊý³õʼ»¯GPIOB.8

// GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_14);//Êä³ö0£¬
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_14);

}

继电器的IO口我选择的是PB14，下面对此IO口进行配置，首先，目的是要输出，驱动，需要较大的电流以及电压，因此，使用普通开漏输出模式。

普通开漏输出（GPIO_Mode_Our_OD）：若要输出5V，则需外加上拉电阻，电源为5V，输出为高阻态时，由上拉电阻和电源向外输出5V的高电平。

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流经上拉电阻、MOSFET到GND。IC内部仅需很小的栅极驱动电流。

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、开漏输出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，即“线与”。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。

GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

初始化配置中，这里的频率设置，虽然不太懂，但应该是输出速度吧，我就按照大部分的默认50MHz了。

GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_14);
//GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_14);

初始化配置后，还有一个对于端口状态的初始化，这里的话还是能比较清晰的看到两个函数的功能，一个初始化为低，一个是初始化为高。

这是这个函数就相当于把本来应该一个个配置的寄存器，变得比较具象，但同时呢，也模糊掉了底层的工作原理。

#define Relay PBout(14)

初始化完毕后，主程序中需要对IO口进行操作，这里使用自定义，PB１４的输出映射为Ｒｅｌａｙ。

这里的PBout以及PBin，按照我的理解，PBout（14）指PB14端口向外输出一个高电平或者低电平，PBin（14）指PB14内部上拉一个高电平或者低电平。

准备就绪后，需要继电器开时，输出Relay = 0（因为继电器驱动电路的设计，低电平开继电器）。反之，Relay = 1，继电器关闭。

接下来是按键输入检测的IO口配置，这里的按键需要外接，通过下面这个电路。

按键的IO口使用的是A11，根据原理图，可以看到PA11口被上拉，因此默认高电平。

这里先说一下为什么要上拉电阻，以及上拉的作用。上拉就是将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，电阻同时起限流作用。下拉同理，也是将不确定的信号通过一个电阻钳位在低电平。提高总线的抗电磁干扰能力，管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限，增强抗干扰能力。为增强输出引脚的驱动能力，有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上、下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。

所以IO口上拉后，按键按下，即闭合时候相当于PA11短路接地，因此使用时只需要判断PA11 == 0，即可判断按键是否按下。

因为上拉输入，所以端口初始化如下：

void KEY_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

在这里，选择的模式就是相应的上拉输入GPIO_Mode_IPU，这里引入一个问题，就是上拉输入和下拉输入到底有啥区别？

上拉输入模式：区别在于没有输入信号的时候默认输入高电平（因为有弱上拉）。

下拉输入模式：区别在于没有输入信号的时候默认输入低电平（因为有弱下拉）。

对于浮空输入模式顾名思义也就是输入什么信号才是什么信号，对于浮空输入要保证有明确的输入信号

这也就是为什么这里选择上拉输入，因为没有信号输入时是高电平。

主程序中只需要在消除抖动后，在代码中判断KEY_Fan，也就是读PA11端口的状态即可。

下面的这个是风机故障检测端口

需要检测外来信号0V或5V然后MCU做出相应的动作。

void Fan_Init(void) //IO³õʼ»¯ PB15
{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);//ʹÄÜPORTA

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; //PB15ÉèÖóÉÊäÈ룬ĬÈÏÏÂÀ­
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);//³õʼ»¯GPIOB.15

// GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_15);
GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_15);
}

熟悉的初始化，跟按键初始化很相似，本质上都是检测输入。只不过成了下拉输入，默认低电平，模式改为GPIO_Mode_IPD。

这里就不多说了，对了，这里在实际的硬件电路调试中，出现了一个硬件故障导致的错误，这个浪费了我很多的时间，要单写一篇。