STM32CubeMx+HAL笔记（五）GPIO原理

一、什么是GPIO？

1.简介

（1）GPIO是通用输入输出端口简称

（2）是stm32可控制的引脚

（3）GPIO与外部设备连接，可实现控制、与外部设备通信、数据采集等功能

（4）stm32控制的是GPIO上电平的变化

2.GPIO组成框图

 从上图可以看出，GPIO口实现的就是输入输出功能，所以可以从输入驱动器和输出驱动器两个方面去剖析。

（1）保护二极管：外部设备与GPIO口连接时，若电压过高或过低都可以通过这两个二极管进行保护，防止不正常电压进入芯片导致芯片烧毁。STM32不建议直接驱动电机，会导致电机不转或者stm32芯片烧毁。官方数据手册明确stm32 GPIO口电压范围。

（2）输出驱动器：

        【1】P-MOS管和N-MOS管组成的电路使GPIO具有“推挽输出”、“开漏输出”两种模式。

         推挽输出：

                IN: H   OUT: H (上面三极管导通，下方三极管截至，OUT输出高电平3.3V); 

                IN: L    OUT: L (上方三极管截至，下方三极管导通，OUT输出低电平0V）

                优点：OUT端高低电平与电源挂钩，电压信号强，STM32常用该模式

        开漏输出：上方的P-MOS管完全不工作

                IN: L  OUT: L(P-MOS关闭，N-MOS导通，输出接地)

                IN: H  OUT: 高阻态(P-MOS关闭，N-MOS也关闭), 只有用上拉电阻把OUT与VDD连接

                上，OUT引脚才会输出高电平

                优点：可实现“线与”功能，一般应用于I2C、SMBUS通讯中，还用于电平不匹配场合

        【2】输出数据寄存器和复用功能输出

  （3）输入驱动器

        【1】输出数据寄存器

        【2】复用功能输入

        【3】模拟输入：模拟信号采集

         其中【1】【2】需要先经过TTL肖特基触发器，【3】不需要；因为肖特基触发器的功能是将模拟信号转换成离散信号。

3.GPIO工作模式

        8种工作模式，三大类：输出模式(4种)、输出模式(2种）、复用功能(2种)

输入模式：模拟、浮空、上拉、下拉输入。输入模式下，施密特触发器打开，输出被禁止。

输出模式：推挽、开漏输出。输出模式下，施密特触发器打开，输入可用。举例：用GPIO控制LED灯，GPIO配置输出模式，此时GPIO端口可以输出高低电平控制灯的亮灭，也可以通过GPIO口读取当前电平状态知道灯的情况。

复用功能：推挽、开漏。在复用功能下，输出使能，可工作在推挽和开漏模式，但是，输出信号源于其他外设，输出数据寄存器无效；输入可用，可以通过输入数据寄存器获取GPIO状态。

版权声明：本文为CSDN博主「艾特5号」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/weixin_42638731/article/details/122225243

一、什么是GPIO？

1.简介

（1）GPIO是通用输入输出端口简称

（2）是stm32可控制的引脚

（3）GPIO与外部设备连接，可实现控制、与外部设备通信、数据采集等功能

（4）stm32控制的是GPIO上电平的变化

2.GPIO组成框图

 从上图可以看出，GPIO口实现的就是输入输出功能，所以可以从输入驱动器和输出驱动器两个方面去剖析。

（1）保护二极管：外部设备与GPIO口连接时，若电压过高或过低都可以通过这两个二极管进行保护，防止不正常电压进入芯片导致芯片烧毁。STM32不建议直接驱动电机，会导致电机不转或者stm32芯片烧毁。官方数据手册明确stm32 GPIO口电压范围。

（2）输出驱动器：

        【1】P-MOS管和N-MOS管组成的电路使GPIO具有“推挽输出”、“开漏输出”两种模式。

         推挽输出：

                IN: H   OUT: H (上面三极管导通，下方三极管截至，OUT输出高电平3.3V); 

                IN: L    OUT: L (上方三极管截至，下方三极管导通，OUT输出低电平0V）

                优点：OUT端高低电平与电源挂钩，电压信号强，STM32常用该模式

        开漏输出：上方的P-MOS管完全不工作

                IN: L  OUT: L(P-MOS关闭，N-MOS导通，输出接地)

                IN: H  OUT: 高阻态(P-MOS关闭，N-MOS也关闭), 只有用上拉电阻把OUT与VDD连接

                上，OUT引脚才会输出高电平

                优点：可实现“线与”功能，一般应用于I2C、SMBUS通讯中，还用于电平不匹配场合

        【2】输出数据寄存器和复用功能输出

  （3）输入驱动器

        【1】输出数据寄存器

        【2】复用功能输入

        【3】模拟输入：模拟信号采集

         其中【1】【2】需要先经过TTL肖特基触发器，【3】不需要；因为肖特基触发器的功能是将模拟信号转换成离散信号。

3.GPIO工作模式

        8种工作模式，三大类：输出模式(4种)、输出模式(2种）、复用功能(2种)

输入模式：模拟、浮空、上拉、下拉输入。输入模式下，施密特触发器打开，输出被禁止。

输出模式：推挽、开漏输出。输出模式下，施密特触发器打开，输入可用。举例：用GPIO控制LED灯，GPIO配置输出模式，此时GPIO端口可以输出高低电平控制灯的亮灭，也可以通过GPIO口读取当前电平状态知道灯的情况。

复用功能：推挽、开漏。在复用功能下，输出使能，可工作在推挽和开漏模式，但是，输出信号源于其他外设，输出数据寄存器无效；输入可用，可以通过输入数据寄存器获取GPIO状态。

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