STM32F103的GPIO 模式区分

最新推荐文章于 2025-06-23 09:20:22 发布

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本文详细介绍了STM32微控制器中的GPIO输入和输出模式，包括上拉、下拉、浮空输入等，并解释了不同模式的应用场景。同时，还探讨了GPIO口的不同速度等级及其对系统性能的影响。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

四种输入模式：

上拉输入模式(GPIO_Mode_IPU)：默认模式下(GPIO没有输入)读取的GPIO引脚数据为1，高电平。
下拉输入模式(GPIO_Mode_IPD)：默认模式下(GPIO没有输入)读取的GPIO引脚数据为0，低电平。
浮空输入模式(GPIO_Mode_IN_FLOATING)：既没有上拉也没有下拉，引脚电压为不确定值。(主要用于来做 I2C，USART的接收端)
模拟输入模式(GPIO_Mode_AIN)：关闭了斯密特触发器，不接上拉下拉电阻，经由另一个线路把电压信号传送到片上外设模块。(主要用于ADC外设的时候)

四种输出模式：

推挽输出模式(GPIO_Mode_Out_PP)：输出 0 时，N-MOS 导通，P-MOS 不被激活，输出0。输出 1 时，N-MOS 高阻， P-MOS 不被激活，输出1（需要外部上拉电路）；此模式可以把端口作为双向IO使用。适用于输出电平为0或3.3V的场合。(可以输出高,低电平,连接数字器件)
开漏输出模式(GPIO_Mode_Out_OD)：输出 0 时，N-MOS 导通，P-MOS 高阻，输出0。输出 1 时，N-MOS 高阻，P-MOS 导通，输出1（不需要外部上拉电路）。适用于电平不匹配的场合，输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内)。(具有线与功能)
复用推挽输出模式(GPIO_Mode_AF_PP)：复用模式，
复用开漏输出模式(GPIO_Mode_AF_OD)：复用模式，

GPIO口时钟：

GPIO_Speed_10MHz 最高输出速率10MHz
GPIO_Speed_2MHz 最高输出速率2MHz
GPIO_Speed_50MHz 最高输出速率50MHz

注释：

I/O口的输出模式下，有3种输出速度可选(2MHz、10MHz和50MHz)，这个速度是指I/O口驱动电路的响应速度而不是输出信号的速度，输出信号的速度与程序有关（芯片内部在I/O口的输出部分安排了多个响应速度不同的输出驱动电路，用户可以根据自己的需要选择合适的驱动电路）。通过选择速度来选择不同的输出驱动模块，达到最佳的噪声控制和降低功耗的目的。高频的驱动电路，噪声也高，当不需要高的输出频率时，请选用低频驱动电路，这样非常有利于提高系统的EMI性能。当然如果要输出较高频率的信号，但却选用了较低频率的驱动模块，很可能会得到失真的输出信号。

关键是GPIO的引脚速度跟应用匹配（推荐10倍以上？）。比如：
1. 对于串口，假如最大波特率只需115.2k，那么用2M的GPIO的引脚速度就够了，既省电也噪声小。
2. 对于I2C接口，假如使用400k波特率，若想把余量留大些，那么用2M的GPIO的引脚速度或许不够，这时可以选用10M的GPIO引脚速度。
3. 对于SPI接口，假如使用18M或9M波特率，用10M的GPIO的引脚速度显然不够了，需要选用50M的GPIO的引脚速度。
4.GPIO口设为输入时，输出驱动电路与端口是断开，所以输出速度配置无意义。
1.3

注释：

1. 在复位期间和刚复位后，复用功能未开启，I/O端口被配置成浮空输入模式。
2. 所有端口都有外部中断能力。为了使用外部中断线，端口必须配置成输入模式。
3. GPIO口的配置具有上锁功能，当配置好GPIO口后，可以通过程序锁住配置组合，直到下次芯片复位才能解锁。

总结：在STM32中选用IO模式
（1）浮空输入_IN_FLOATING ——浮空输入，可以做KEY识别，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）模拟输入_AIN ——应用ADC模拟输入，或者低功耗下省电
（5）开漏输出_OUT_OD ——IO输出0接GND，IO输出1，悬空，需要外接上拉电阻，才能实现输出高电平。当输出为1时，IO口的状态由上拉电阻拉高电平，但由于是开漏输出模式，这样IO口也就可以由外部电路改变为低电平或不变。可以读IO输入电平变化，实现C51的IO双向功能
（6）推挽输出_OUT_PP ——IO输出0-接GND， IO输出1 -接VCC，读输入值是未知的
（7）复用功能的推挽输出_AF_PP ——片内外设功能（I2C的SCL,SDA）
（8）复用功能的开漏输出_AF_OD——片内外设功能（TX1,MOSI,MISO.SCK.SS）

实例总结：

（1）模拟I2C使用开漏输出_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，然后可以读IO的值；使用
GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_0)；

（2）如果是无上拉电阻，IO默认是高电平；需要读取IO的值，可以使用
带上拉输入_IPU和浮空输入_IN_FLOATING和开漏输出_OUT_OD；

4、IO低功耗：

关于模拟输入&低功耗，根据STM32的低功耗AN（AN2629）及其源文件，在STOP模式下，为了得到尽量低的功耗，确实把所有的IO（包括非A/D输入的GPIO）都设置为模拟输入

5、程序

（1）时钟：
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB |
RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE);

（2）IO配置：
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8; // IR 输入
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;

GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_15;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

（3）输出输入：

输出0：GPIO_ResetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0)
输出1：GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0)
输入： GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_7)