【3-1】GPIO位结构

一，输入

1.I/O保护二极管

VDD是指电源的正电路

VSS是指电源的负电路

电路中VDD的作用为防止输入电压高于3.3v（在高于3.3v时VDD导通，电流流入VDD不对电路造成影响）

电路中VSS的作用为防止输入电压小于0v（低于0v时VSS导通，电流从VSS流出不对电路造成影响）

故，当电压在0~3.3v时才能输入到电路中

2.上拉电阻与下拉电阻

（1）输入模式：当上面导通，下面断开----上拉输入模式

下面导通，上面断开----下拉输入模式

都断开----浮空输入模式

（2）作用：为输入提供一个默认输入电平

上拉输入模式为电路提供默认为高电平的输入模式

下拉输入模式为电路提供默认为低电平的输入模式

注：为了不影响输入，采用弱上拉与弱下拉

3.施密特触发器

[触发器的概念：触发器是时序逻辑电路的基本单元，用来存储1位2进制信息，具有记忆和存储功能，其信息由双稳态电路来保存。

什么是施密特触发器：https://zhuanlan.zhihu.com/p/577362964?utm_id=0]

(1)施密特触发器的作用：对于输入电压进行整形，当输入电压大于某一阈值（在此为3.3v），输出会瞬间升为高电平，当输入电压小于某一阈值（此处为0v），输入电压瞬间降为低电平，当电平在阈值之内，电平高低不变，为稳定输出，直到下一次超出阈值（如当电平为高时，电压大于3.3v电平不变，但小于0v时变为低电平）

施密特触发器能有效的防止因信号波动而造成的输入抖动现象，这样就能将经过整形的数据直接写入输入数据寄存器。

通过程序读取寄存器的对应某一位的数据，就能够知道输入电平了

4.模拟输入与复用功能输入：

（1）模拟输入：连接至ADC，ADC需要接收模拟量所以接到施密特触发器的前面

[ADC是什么：【STM32】ADC的基本原理、寄存器（超基础、详细版）-优快云博客]

（2）复用功能输入:连接到读取端口的外设上，需要接收数字量，故需要经过施密特触发器整形，接在施密特触发器后

二， 输出

1.数字数据（离散的）的输出：输出的数字数据有两种输出方式，分别为通过数据寄存器输出与通过片上外设输出

(1)

输出数据寄存器同时控制16位端口，且只能整体读写。若想单独控制，只能通过特殊方式：

Ⅰ--读出寄存器所存放的数据，用按位与与按位或的方式更改某一位，再将原来的数据写回去（该方式比较麻烦，不常用）

Ⅱ：利用位设置/清除寄存器，若对某一位置进行写1的操作，在位设置寄存器对应位置写1即可，若对某一位进行一个清0的操作，在位清除寄存器对应位置写1即可【位设置/清除寄存器】内部有电路会自动更改对应位置，而其它位置不变。（库函数的操作）

Ⅲ：读写stm32中的“位带”区域STM32(4)-位带操作_stm32位带操作-优快云博客

2.输出模式：

（mos管相当于电子开关PMOS管和NMOS管简单对比 - 知乎 (zhihu.com)，由信号控制开关的导通和关闭，mos管负责将I/O口接到VDD或VSS）

（1)推挽输出模式：在推挽输出模式下P-MOS,N-MOS均有效

Ⅰ：数据寄存器为1时，上管导通，下管断开，接到VDD（高电平）

Ⅱ：数据寄存器为0时，上管断开，下管导通，接到VSS(低电平）

在该输出模式下，STM32对I/O口有着绝对的控制权，又叫强推输出模式

（2）开漏输出模式：开漏输出模式下P-MOS不参与，只有N-MOS参与

数据寄存器为1时，下管断开（高阻模式），输出相当于断开

数据寄存器为0时，下管导通，接入VSS，输出低电平（具有驱动能力）

通过上拉电阻才能输出高电平（能输出5v的电平）

用途：

Ⅰ.用于多机通讯（避免相互干扰）

Ⅱ.用于兼容5v的设备（通过外接上拉电阻，将电平拉高到5v）

（3）关闭：

当引脚配置为输入模式P-MOS,N-MOS都关闭（输出关闭），端口电平型号由外部信号控制

三.GPIO模式