STM32的IO形式挑选

有关推挽输出、开漏输出、复用开漏输出、复用推挽输出以及上拉输入、下拉输入、浮空输入、模仿输入差异

有关推挽输出、开漏输出、复用开漏输出、复用推挽输出

以及上拉输入、下拉输入、浮空输入、模仿输入的差异

最近在看数据手册的时分，发现在Cortex-M3里，关于GPIO的装备品种有8种之多：

（1）GPIO_Mode_AIN模仿输入
（2）GPIO_Mode_IN_FLOATING浮空输入
（3）GPIO_Mode_IPD下拉输入
（4）GPIO_Mode_IPU上拉输入
（5）GPIO_Mode_Out_OD开漏输出
（6）GPIO_Mode_Out_PP推挽输出
（7）GPIO_Mode_AF_OD复用开漏输出
（8）GPIO_Mode_AF_PP复用推挽输出

关于刚入门的新手，我想这几个概念是必须得搞清楚的，平常触摸的最多的也就是推挽输出、开漏输出、上拉输入这三种，但一向未曾对这些做过归纳。因而，在这里做一个总结：

推挽输出:能够输出高,低电平,衔接数字器材; 推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的操控,总是在一个三极管导通的时分另一个截止。凹凸电平由IC的电源低定。

推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方法存在于电路中,各担任正负半周的波形扩大使命,电路作业时，两只对称的功率开关管每次只需一个导通，所以导通损耗小、效率高。输出既能够向负载灌电流，也能够从负载抽取电流。推拉式输出级既进步电路的负载才干，又进步开关速度。

具体了解：

如图所示，推挽扩大器的输出级有两个“臂”（两组扩大元件），一个“臂”的电流添加时，另一个“臂”的电流则减小，二者的状况轮番转化。对负载而言，好像是一个“臂”在推，一个“臂”在拉，共同完成电流输出使命。当输出高电平常，也就是下级负载门输入高电平常，输出端的电流将是下级门从本级电源经VT3拉出。这样一来，输出凹凸电平常，VT3 一路和 VT5 一路将替换作业，然后减低了功耗，进步了每个管的承受才干。又因为不管走哪一路，管子导通电阻都很小，使RC常数很小，改动速度很快。因而，推拉式输出级既进步电路的负载才干，又进步开关速度。

开漏输出:输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状况需求上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的才干相对强(一般20ma以内).

开漏方法的电路有以下几个特色：

1.运用外部电路的驱动才干，削减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R pull-up ，MOSFET到GND。IC内部仅需很下的栅极驱动电流。

2.一般来说，开漏是用来衔接不同电平的器材，匹配电平用的，因为开漏引脚不衔接外部的上拉电阻时，只能输出低电平，假如需求一起具有输出高电平的功用，则需求接上拉电阻，很好的一个长处是经过改动上拉电源的电压，便能够改动传输电平。比方加上上拉电阻就能够供给TTL/CMOS电平输出等。（上拉电阻的阻值决议了逻辑电平转化的沿的速度 。阻值越大，速度越低功耗越小，所以负载电阻的挑选要统筹功耗和速度。）

3.OPEN-DRAIN供给了灵敏的输出方法，可是也有其缺点，就是带来上升沿的延时。因为上升沿是经过外接上拉无源电阻对负载充电，所以当电阻挑选小时延时就小，但功耗大；反之延时大功耗小。所以假如对延时有要求，则主张用下降沿输出。

4.能够将多个开漏输出的Pin，衔接到一条线上。经过一只上拉电阻，在不添加任何器材的状况下，构成“与逻辑”联系。这也是I2C，SMBus等总线判别总线占用状况的原理。弥补：什么是“线与”？：

在一个结点(线)上,衔接一个上拉电阻到电源VCC或VDD和n个NPN或NMOS晶体管的集电极C或漏极D,这些晶体管的发射极E或源极S都接到地线上,只需有一个晶体管饱满,这个结点(线)就被拉到地线电平上.因为这些晶体管的基极注入电流(NPN)或栅极加上高电平(NMOS),晶体管就会饱满,所以这些基极或栅极对这个结点(线)的联系是或非NOR逻辑.假如这个结点后边加一个反相器,就是或OR逻辑.

其实能够简略的了解为：在所有引脚连在一起时，外接一上拉电阻，假如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，只需都为高电平常，与的成果才为逻辑1。

关于推挽输出和开漏输出，最终用一幅最简略的图形来归纳：

该图中左面的就是推挽输出方式，其间比较器输出高电平常下面的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常则恰恰相反，PNP三极管导通，输出和地相连，为低电平。右边的则能够了解为开漏输出方法，需求接上拉。

浮空输入：关于浮空输入，一向没找到很威望的解说，只好从以下图中去了解了

因为浮空输入一般多用于外部按键输入，结合图上的输入部分电路，我了解为浮空输入状况下，IO的电平状况是不确定的，完全由外部输入决议，假如在该引脚悬空的状况下，读取该端口的电平是不确定的。

上拉输入/下拉输入/模仿输入：这几个概念很好了解，从字面便能容易读懂。
复用开漏输出、复用推挽输出：能够了解为GPIO口被用作第二功用时的装备状况（即并非作为通用IO口运用）
最终总结下运用状况：
在STM32中选用IO方式
（1） 浮空输入_IN_FLOATING ——浮空输入，能够做KEY辨认，RX1
（2）带上拉输入_IPU——IO内部上拉电阻输入
（3）带下拉输入_IPD—— IO内部下拉电阻输入
（4） 模仿输入_AIN ——运用ADC模仿输入，或许低功耗下省电
（5）开漏输出_OUT_OD ——IO输出0接GND，IO输出1，悬空，需求外接上拉电阻，才干完成输出高电平。当输出为1时，IO口的状况由上拉电阻拉高电平，但因为是开漏输出方式，这样IO口也就能够由外部电路改动为低电平或不变。能够读IO输入电平改变，完成C51的IO双向功用
（6）推挽输出_OUT_PP ——IO输出0-接GND， IO输出1 -接VCC，读输入值是不知道的
（7）复用功用的推挽输出_AF_PP ——片内外设功用（I2C的SCL,SDA）
（8）复用功用的开漏输出_AF_OD——片内外设功用（TX1,MOSI,MISO.SCK.SS）

STM32设置实例：

（1）模仿I2C运用开漏输出_OUT_OD，接上拉电阻，能够正确输出0和1；读值时先GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0)；拉高，然后能够读IO的值；运用GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_0)；

（2）假如是无上拉电阻，IO默许是高电平；需求读取IO的值，能够运用带上拉输入_IPU和浮空输入_IN_FLOATING和开漏输出_OUT_OD；