【STM32 CubeMX】GPIO的工作模式

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前言

在嵌入式系统开发中，对于STM32微控制器的GPIO（General Purpose Input/Output）引脚的配置和使用是至关重要的。GPIO引脚可以通过STM32 CubeMX工具来进行灵活的配置，以满足各种应用需求。了解GPIO的工作模式对于正确配置和使用这些引脚至关重要。

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一、有哪些工作模式？

1.1 GPIO的详细介绍

GPIO是General-purpose and alternate-function I/Os的缩写
他的含义是：通用和复用的引脚

GPIO是分组的，每一组有很多引脚
比如说PA0、PA1…PA15，一组GPIO有16个引脚
组数是由芯片决定的，具体的组数可以看对应的芯片的原理图

1.2 GPIO的内部框图

我们可以在芯片手册中找到GPIO的对应框图，他说对于某一个引脚的：

他可以分为两部分，上部分就是输入，下部分就是输出

输入模式

输入模式的框图如下：

要理解他，我们可以看下面的图：

我们通过配置pin1让他为输入，然后我们读某个寄存器就可以得到他的状态。
当k1按下，接到电源，那么pin肯定状态是1高电平，如果没有按下，相当于这个引脚是悬空状态
那么你读这个值，你知道他是什么状态吗，可能读出来是1，可以是0

再比如，我们配置pin2让他为输入，和上面一样，我们也去读，按下时为0，那么没有按下是什么状态呢，就和上面的是一样的了

那么我们怎么解决他这个问题呢
对于pin1我们可以加一个下拉电阻

那么他按下时就就会是高电平，没按就是低电平

同样的对于pin2，就需要加上拉电阻了

那么他按下时就就会是低电平，没按就是高电平

所以上下拉电阻是需要看实际的情况来选择的。

这些电阻集成到了芯片，我们可以直接设置他，是上拉还是下拉，我们就不用每一个都搞一个电阻了

回到框图：

其中，里面的VDD为上拉电阻
Vss为下拉电阻，他在芯片中已经设计好的了

还有一种输入就是 Analog Input，模拟输入，那么模拟输入的话，他需要得到具体的电压值，所以我们不能设置上下拉电阻，完全由外部电路控制，要不然模拟输入和直接输入没两样了

那么输入就是这几部分：上拉输入、下拉输入、浮空输入、模拟输入

在最后我们通过读取输入寄存器：Input data register，得到1/0

如果说他有毛刺怎么办：他会在某一个范围电压内为1，某一个电压范围为0

输出部分

他这个GPIO可以接到一个灯，或者其他的芯片
如果是点灯，那么电压肯定是越高越好
如果是关灯，电压肯定是越低越好

当输出1时，I/O pin连接到P-MOS的VDD，然后就能点灯了
如果输出0，P-MOS断开，连接地，所以就关灯
推挽输出：当你要高电平，就推到VDD，如果要低电平，就推到VSS这样就是推挽输出，可以输出高低电平

开漏输出：
在开漏输出中，有两种状态：开和关。当开漏输出为开启状态时，它会将电路连接到地（或负极），使得电路的输出变为低电平。而当开漏输出为关闭状态时，它不会连接到任何地方，使得电路的输出由外部设备或其他电路来控制。

开漏输出一般是用来解决两个芯片通信的问题的
不至于把两个芯片搞坏

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总结

GPIO的工作模式直接影响了STM32微控制器在特定应用中的表现。正确选择和配置GPIO引脚的工作模式是嵌入式系统开发中的基础步骤。通过STM32 CubeMX工具，开发者可以方便地进行可视化配置，快速而准确地实现GPIO引脚的功能分配。理解和熟练使用GPIO的不同工作模式，有助于优化嵌入式系统的性能，并确保引脚的灵活应用于各种应用场景。