STM32 GPIO

GPIO（General Purpose Input Output）通用输入输出口

·可配置为8种输入输出模式

·引脚电平：0V~3.3V，部分引脚可容忍5V(FT)

·输出模式下可控制端口输出高低电平，用以驱动LED、控制蜂鸣器、模拟通信协议输出时序等

·输入模式下可读取端口的高低电平或电压，用于读取按键输入、外接模块电平信号输入、ADC电压采集、模拟通信协议接收数据等

GPIO基本结构

                                                                                                                                                 图1.1

由上图1.1，我们可以清晰地知道，GPIO若干个端口GPIOX(X=A|B|C.......)均连接在APB2总线上。 对应的引脚 从 0~15

寄存器32位，而引脚只有16个，所以寄存器只有低16位的对应有端口

GPIO位结构（寄存器+驱动器+端口）

                                                                                                                                                图2.1

保护二极管

若输入电压A>VDD+Vf（二极管导通电压）,上方二极管导通，电流会流向VDD而不流入内部电路。B点电压稳定在VDD+Vf（B后面相当于和上面的电路并联）

若输入电压A<-Vf,电流会从VSS流出，而不会从内部汲取

我们介绍一下二极管的钳位作用：

                                                                                                                                                 图2.2

可以发现无论电路中串联的阻值怎么变化，二极管总把电压钳制在0.7V按照中学学过的欧姆定律，我们可以知道，两个并联的100欧的电阻均分5V电压，但是将另一个100欧姆电阻和二极管并联起来呢？是0.7V还是2.5V？

                                                                                                                                                  图2.3

实验检测是0.7V左右。

理解：

1.二极管正向导通电阻较小，并联后的等效电阻会无限接近于小的电阻，于是，分压接近0.7V

2.二极管电阻小，电流倾向于通过电阻小的地方，大电阻被“短路”，电压降近似为0.7V

3.从二极管的伏安特性曲线入手：

                                                                                                                                             图2.4

0.7V附近是拐点，小于这个值二极管截止，大于这个值，导通。

钳位电压不是固定在0.7 是在0~1之间浮动

而二极管想获得更大的分压，电流也要足够大，上面的图2.2，似乎二极管分压可以大于0.7V但是电流计算下来很小也就不行了

输入

我们继续看图2.1输入的部分 信号输入后有上下拉电阻，作用是提供默认、稳定的输入电平：上拉（高电平）输入、下拉（低电平）输入、浮空输入（易受外界干扰，不稳定）

上拉电阻阻值大小区别

	优点	缺点
阻值大	漏电流小	驱动能力弱
阻值小	驱动能力强	漏电流大

TTL肖特基触发器（理解为用肖特基管构成的施密特触发器？？）  ？？滞回比较器 模电

作用：对输入电压进行整形，0|1的逻辑

红线为假设输入波形，绿线为上下阈值，蓝线为输出波形

这样一来，输出信号实现了二值化

模拟输入接到TTL前面，因为接受模拟量（随时间不断变化）

数字输入接到后面（二值逻辑）

输出

选择输出数据寄存器（只用低16位）--->普通IO口输出 位操作就可以操作对应的端口了

位设置/清除寄存器--->单独操作输出数据寄存器的某一位而不影响其他位  因为这个寄存器能同时控制16个端口，并且只能整体读写。

 

如果想控制某一个端口而不影响其他端口

第一个方法是先读出这个寄存器，然后用按位与和按位或的方式更改某一位，最后再将更              的数据写回去。但是这个方法效率不高

 （*）第二个方法是设置位设置和位清除寄存器（高16位位清除，低16位位设置）  若对某一位置一操作，在位设置寄存器对应位置写1，其他位置写0。 若想对某一位清零，就在位清除寄存器的对应位写1即可。

        PS:位清除寄存器（低16位清除）和上面的高16位效果一样。

        这个寄存器的作用：方便，搭配上面的寄存器只使用低16位数据就可以完成设置清除工作

而要对多个端口同时位设置位清除，只使用上面的寄存器，保证信息同步性

 第三个方法是读写“位带”区域

输出模式

输出模式

	Q1	Q2	OUTPUT
1	导通	不导通	高电平
2	不导通	导通	低电平
3	不导通	不导通	浮空/高阻态
4	导通	导通	MOS管烧毁

 1&2：推挽输出

-->高电平时“推”电流出去，给MOS管充电；低电平时“挽”电流进来，MOS管放电

                   ？？     数据寄存器为1时，上管导通，下管断开，输出直接接到VDD，也就是输出高电平

                        数据寄存器为0时，上管断开，下导通，输出直接接到VSS，也就是输出低电平

                        无论高低电平均有较强驱动能力，所以推挽输出模式又叫强推输出模式

2&3：开漏输出（多机通信时，避免各个设备的相互干扰）

-->上面的MOS管永远关闭，下面的MOS管的漏极相当于开路。

                                当数据寄存器为1，下管断开，高阻模式

                                当数据寄存器为0，下管道导通，有“漏”电流

                                只有低电平才有驱动能力

        

输入模式下输出无效，输出模式下输入有效：一个端口只能一个输出可以多个输入