第三章 第一个外设 GPIO

1. GPIO 简介

① GPIO（General Purpose Input Output）通用输入输出口，可配置 8 种输入输出模式。

② 引脚电平：0V~3.3V，部分引脚可容忍 5V。对输出而言，最大可容忍 3.3V。只要可以用高低电平来控制的地方，都可以用 GPIO 来完成。如果控制的是功率比较大的设备，只需加入驱动电路即可。

③ 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。

④ 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。

2. GPIO 基本结构

① 寄存器是一段特殊的寄存器，内核可以通过 APB2 总线对寄存器进行读写，以完成输出电平和读取电平的功能，但只有低 16 位才有对应端口。

② 驱动器负责增大驱动能力。

3. GPIO 位结构：

① 在推挽输出下，P-MOS 和 N-MOS 均有效，数据寄存器为 1 时，上管导通，下管断开，输出接到 VDD 。数据寄存器为 0 时，上管断开，下管导通，输出直接接到 VSS，就是输出低电平。这种模式下，高低电平均有较强的驱动能力，所以推挽输出模式也可以叫强推输出模式。

② 在开漏输出模式下，P-MOS 是无效的，只有 N-MOS 在工作，数据寄存器为 1 时，下管断开，输出相当于断开，也就是高阻模式。数据寄存器为 0 时，下管导通，输出直接接到 VSS，也就是输出低电平。

4. GPIO 模式

5. 外设 GPIO 配置

6. LED 和蜂鸣器模块

7. 外设的硬件电路

① GPIO 在推挽输出模式下，高低电平有较强的驱动能力。但在单片机里，一般采用第一种，因为使用了高电平弱驱动，低电平强驱动的规则。

② 右上角为 PNP 三极管驱动电路，三极管的左边是基极，带箭头的是发射极，剩下的是集电极，左边的基极给低电平，三极管就会导通。基极给高电平，三极管截止。

③ 右下角是 NPN 三极管驱动和电路，基极给高电平导通，低电平断开（驱动逻辑与上面相反）。

8. 面包板