推挽输出、开漏输出和上拉输入或浮空输入的区别（以一个IO口控制两个LED灯为例）

在进行1个IO口控制两个LED灯的实验前，先了解一下GPIO的特性（以STM32为例）

一、推挽输出与开漏输出的区别

1.推挽输出

推挽输出，顾名思义就是既可以输出高电平，又可以输出低电平。以stm32为例，stm32官方手册的GPIO电路图如下：

当输出寄存器为1时（高电平），控制输出为1，此时P-MOS管导通，N-MOS管不导通，这时候输出电压就以VDD为基准；

控制输出为0时，P-MOS不导通，N-MOS管导通，这时候电压就以VSS为基准。

PS：（MOS知识自己去百度学习学习，MOS管是电压驱动型的，和电流驱动型的三极管不一样，如若不清楚，在这里可以将P-MOS管假想为NPN，N-MOS假想为PNP，这样就比较好去理解这个电路）

VDD ，D==device器件的意思，指的是器件内部的工作电压

VSS， S==series公共端的意思，通常电路中的公共端接地，即为地端电压

VCC，C==Circuit电路的意思，指整个供电回路的电压，（接入电路的电压）

VBAT，BAT==battery电池的意思，一般指电池电压。

注意：从上面电路图来看，输出的同时，也可以通过输入数据寄存器查看端口的电平变化，但是该电平不一定是你当前输出的电平值

2.开漏输出

开漏输出，即只能输出低电平，输出高电平时需要外接上拉电阻。（在stm32F4中，大部分GPIO口都配置了弱上拉和下拉），但在使用其他芯片的时候，在设计电路的时候就要得注意了。

从上图可以看出，输出寄存器中的“0”，可以激活N-MOS管，而输出"1"时，P-MOS管不导通，会使端口保持高阻态（PS：高阻态顾名思义就是电阻很大，或者说是趋向无穷大。在上面说的推挽输出中，一个门电路中通过上拉管和下拉管来输出高低电平，如果当上拉管和下拉管都截止时，输出端就相当于浮空（没有电流流动），其电平随外部电平高低而定，即该门电路放弃对输出端电路的控制，这样的话，外接上拉电阻，则输出高电平时，其电平由VCC直接供给）。

由于内部VDD的电压是要比VCC的电压要低（可能低很多），推挽输出时，其输出高电平电流值是比较小的，而接了上拉电阻的开漏输出高电平时，其输出电流是比较大的，因而开漏输出比较适合用来做大电流控制。

二、输入模式

stm32中输入模式有四种，即浮空输入、上拉输入、下拉输入、模拟输入，在本文中，只讲解浮空输入和上拉输入这两种模式。

1.浮空输入

浮空输入顾名思义就是无上下拉，从下面原理图进行分析

浮空输入时，输入的电压通过TTL施密特触发器转换为0或1的数字电平存入寄存器中。由于该电压是外部提供的，所以会有很多不稳定的因素，那么stm32如何判断该输入电压是高电平还是低电平呢？

下图示从stm32f407的芯片手册中截取到的图，是使用外部时钟源（一般都使用外部时钟源）所测出的值，其判断输入高电平信号的电压为0.7VDD~VDD（差不多是2.1~3.3V），低电平信号输入电压是VSS~0.3VDD（0~~0.9V）。那么0.3~0.7VDD这一部分输入电压怎么办？？？顾名思义，这一部分是属于浮空的，即无任何信号产生（所以在写浮空输入的程序时，注意if~else了）

2. 上拉输入

上面我们讲到浮空输入中，0.3VDD~0.7VDD这一部分输入电压会被认为是无信号产生，那么在配置成上拉输入模式后（上拉电阻开启），其这一部分被认为无信号的输入电压，就会被拉高到0.7VDD+，这样就会产生一个结果，就是符合低电平的输入电压产生的低电平信号，剩下的电压产生的是高电平信号。（当然要注意电压勿超过设定值导致被击穿）。