GPIO端的8种工作

一.GPIO的简介

1.GPIO（General Purpose Input Output）通用输入输出口，简单来说就是软件可控制的引脚，STM32芯片的GPIO引脚与外部设备连接起来，从而实现与外部通讯、控制以及数据采集的功能

2.可配置为8种输入输出模式

3.引脚电平：0V~3.3V，部分引脚可容忍5V

4.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

5.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

二.GPIO的结构

APB=Advanced Peripheral Bus，译作高级外设总线。APB主要用于低宽带的周边外设之间的连接。APB又可分为APB1和APB2，APB1总线上连接了一些低速外设和模块，如串口、I2C、SPI等。APB2总线上连接了一些高速外设和模块，如定时器、串行接口、USB等。如下图（系统接口图）。

三. GPIO位结构

保护二极管

芯片的引脚电平0~3.3V，部分引脚可以5V，引脚的两个保护二极管可以防止引脚外部过高或过低的电压输入

1.当引脚电压高于VDD时，上方的二极管导通

防止过高电压进入芯片内部烧坏芯片

2.当引脚电压低于VSS时，下方的二极管导通

施密特触发器

又叫肖特基触发器，具有滤波的作用，让通过的电平输出稳定的高低电平

四.GPIO模式

1.浮空输入

浮空输入模式下，I/O端口的电平信号直接进入输入数据寄存器。此时，I/O的电平状态是不确定的，一会高一会低，也就是我们所说的浮空，电平状态完全由外部输入决定。

2.上拉输入

 上拉输入模式下，上拉电阻开关闭合，下拉电阻开关断开。在没有信号输入的时候，输入端的电平保持在高电平；当输入一个高电平时，此时仍然是高电平；当输入一个低电平的时候，输入端的电平变成低电平。

3.下拉输入模式

 下拉输入模式下，下拉电阻开关闭合，上拉电阻开关断开。在没有信号输入的时候，输入端的电平保持在低电平；当输入一个低电平时，此时仍然是高电平；当输入一个高电平的时候，输入端的电平变成高电平。

4.模拟输入模式

模拟输入模式下，I/O端口的模拟信号(电压信号)直接模拟输入到片上外设模块，比如ADC模块等。

5.开漏输出

•  上方的P-MOS管完全不工作；
• 输出为0，低电平，则P-MOS管关闭，N-MOS管导通，使输出接地；
• 只能输出低电平，不能输出高电平。如果要输出高电平，则需要外接上拉；
• 开漏输出模式一般应用在I2C、SMBUS通信等需要线与(一个为低，全部为低)功能的总线电路中。

6.推挽输出 

• 若向结构中输入高电平，经过反向后，上方的P-MOS导通，下方的N-MOS，对外输出高电平；
• 若向该结构中输入低电平，经过反向后，下方的N-MOS管导通，上方的P-MOS关闭，对外输出低电平；
• 当引脚高低电平切换时，两个MOS管轮流导通，P管负责灌电流，N管负责拉电流，使其负载能力和开关速度都比普通的方式有很大的提高。
• 推挽输出的低电平为0V，高电平为3.3V。 

7.复用开漏和复用推挽

 复用开漏和复用推挽模式类似，只是输出的高低电平的来源不同，不是让CPU直接写输出数据寄存器，而是利用片上外设模块的复用功能输出来决定。

五.总结

本章主要介绍了GPIO的定义和GPIO不同模式间的区别与实现方式，希望看完本章能对你有所提高噢