STM32入门教程1--GPOI输入/输出

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已于 2024-10-18 20:21:36 修改

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分类专栏： STM32入门教程文章标签： stm32 嵌入式硬件单片机

于 2024-10-14 15:36:28 首次发布

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GPIO（General Purpose Input Output）通用输入输出口：

GPIO（General Purpose Input/Output），即通用输入输出接口，是嵌入式系统中非常重要的基本硬件资源之一。它是一种非常灵活的接口，可以实现数字输入、数字输出、模拟输入、模拟输出等多种功能。

GPIO接口由一组引脚组成，这些引脚可以通过编程的方式控制其电平状态，从而与外部设备进行通信和交互。在输入功能方面，GPIO接口可以接收外部设备（如传感器、按钮等）的状态信号，实现环境监测和数据采集。在输出功能方面，GPIO接口可以发送控制信号到外部设备，如控制LED灯的亮灭、驱动蜂鸣器发声等。

此外，GPIO接口还具有中断功能，当外部设备的状态发生变化时，可以产生中断信号，通知微控制器进行相应的处理，从而提高系统的实时性和响应能力。

GPIO接口的使用非常灵活，并且需要根据具体的场景和需求进行配置和操作。掌握GPIO的基本概念、寄存器结构和操作方法，是开发嵌入式系统的重要基础之一。

总的来说，GPIO接口作为嵌入式系统中的一种通用输入输出接口，在电子设备的通信和交互中发挥着重要作用。通过合理配置和使用GPIO接口，可以满足各种应用场景的需求，实现丰富的功能。

引脚电平：0V~3.3V，部分引脚可容忍5V（以STM32F1038T6为例，引脚定义表格中带FT的为可接入5V的引脚）

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

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、外界模块电平信号输入、ADC电压采集、模拟通信协议接收数据等。

GPIO的基本结构：

GPIO（General Purpose Input/Output），即通用输入输出接口，其基本结构通常包括以下几个关键部分：

引脚：GPIO接口由一组引脚组成，每个引脚都可以作为输入或输出使用。
保护二极管：为了保护内部电路，GPIO引脚通常连接有两个保护二极管。一个二极管连接到电源（VDD），另一个连接到地（VSS）。当引脚电压高于VDD时，上方的二极管导通，防止过高电压引入芯片；当引脚电压低于VSS时，下方的二极管导通，防止负电压对芯片造成伤害。

开关：在GPIO的输入部分，通常有一个开关（如TTL肖特基触发器），用于将模拟信号转换为数字信号（0或1）。然而，当GPIO作为ADC（模数转换器）采集电压通道时，信号不再经过触发器进行电平转换。
施密特触发器：施密特触发器用于对输入信号进行整形，确保信号的稳定性和准确性。整形后的信号会被传输到输入数据寄存器。

P-MOS与N-MOS管：GPIO的输出部分通常由P-MOS和N-MOS管组成，这两个晶体管共同决定了输出电平的高低。
- 在推挽输出模式下，P-MOS和N-MOS均有效。当输出数据寄存器为1时，P-MOS导通，N-MOS断开，输出高电平；当输出数据寄存器为0时，P-MOS断开，N-MOS导通，输出低电平。
- 在开漏输出模式下，只有N-MOS在工作。当输出数据寄存器为1时，N-MOS断开，输出相当于断开（高阻模式）；当输出数据寄存器为0时，N-MOS导通，输出低电平。此时，高电平需要由外部上拉电阻拉高。