GPIO端口有哪几种模式呢

GPIO端口有哪几种模式呢？其模式之间有何差别？

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范志坚

2021-10-18 16:40:04

GPIO端口各种模式的区别
（1）GPIO_Mode_AIN 模拟输入
（2）GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入
（3）GPIO_Mode_IPD 下拉输入
（4）GPIO_Mode_IPU 上拉输入
（5）GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出
（6）GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出
（7）GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出
（8）GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出
1.1 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口驱动威廉希尔官方网站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威廉希尔官方网站，用户可以根据自己的需要选择合适的驱动威廉希尔官方网站）。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。高频的驱动威廉希尔官方网站，噪声也高，当不需要高的输出频率时，请选用低频驱动威廉希尔官方网站，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：
1.1.1 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。
1.1.2 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。
1.1.3 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。
输入模式介绍：
GPIO口基本结构

第一：浮空输入模式；在这张图上，阴影的部分处于不工作状态，尤其是下半部分的输出威廉希尔官方网站，实际上是与端口处于隔离状态。
黄色的高亮部分显示了数据传输通道，外部的电平信号通过左边编号1的I/O端口进入STM32，经过编号2的施密特触发器的整形送入编号3的“输入数据寄存器”，在“输入数据寄存器”的另一端（编号4），CPU可以随时读出I/O端口的电平状态。

第二：输入上拉模式；与前面的浮空输入模式相比，仅仅是在数据通道上部，接入了一个上拉电阻，根据STM32的数据手册，这个上拉电阻阻值介于30K~50K欧姆。同样，CPU可以随时在“输入数据寄存器”的另一端，读出I/O端口的电平状态。

第三：输入下拉模式；数据通道的下部，接入了一个下拉电阻，根据STM32的数据手册，这个下拉电阻阻值也是介于30K~50K欧姆。

第四：模拟输入模式；信号从左边编号1的端口进入，从右边编号2的一端直接进入ADC模块。这里我们看到所有的上拉、下拉电阻和施密特触发器，均处于断开状态，因此“输入数据寄存器”将不能反映端口上的电平状态，也就是说，模拟输入配置下，CPU不能在“输入数据寄存器”上读到有效的数据。

输出模式介绍：
第一：开漏输出模式；当CPU在左边的编号1端通过位设置/清除寄存器，或输出数据寄存器写入数据后，该数据位将通过编号2的输出控制威廉希尔官方网站传送到编号4的I/O端口，如果CPU写入的是逻辑“1”，则编号3的N-MOS管将处于关闭状态，此时I/O端口的电平将由外部的上拉电阻决定，如果CPU写入的是逻辑“0”，则编号3的N-MOS管将处于开启状态，此时I/O端口的电平被编号3的N-MOS管拉到了VSS的零电位。
在图的上半部，施密特触发器处于开启状态，这意味着CPU可以在“输入数据寄存器”的另一端，随时监控I/O端口的状态；通过这个特性，还实现了虚拟的I/O端口双向通信：只要CPU输出逻辑“1”，由于编号3的N-MOS管处于关闭状态，I/O端口的电平将完全由外部威廉希尔官方网站决定，因此，CPU可以在“输入数据寄存器”读到外部威廉希尔官方网站的信号，而不是它自己输出的逻辑“1”。

第二：开漏复用输出模式；与开漏输出模式的配置基本相同，不同的是编号2的输出控制威廉希尔官方网站的输入，与复用功能的输出端相连，此时输出数据寄存器被从输出通道断开了。同样，CPU可以从“输入数据寄存器”读到外部威廉希尔官方网站的信号。

第三：推免输出模式；在开漏输出模式的基础上，推挽输出模式仅仅是在编号2的输出控制威廉希尔官方网站之后，增加了一个P-MOS管。
当输出逻辑“1”时，编号3处的P-MOS管导通，而下方的N-MOS管截止，达到输出高电平的目的。
当输出逻辑“0”时，编号3处的P-MOS管截止，而下方的N-MOS管导通，达到输出低电平的目的。
在这个模式下，CPU仍然可以从“输入数据寄存器”读到外部威廉希尔官方网站的信号。

第四：
推挽复用输出模式，同样的道理，编号2的输出控制威廉希尔官方网站的输入，与复用功能的输出端相连，此时输出数据寄存器被从输出通道断开了。
其它部分与前述模式一致，包括对“输入数据寄存器”的读取。

综述：
STM32的GPIO口的几种输入输出模式的区别和适用场合
输出模式只有4种哦，另外4种是输入模式，这个问题很常见：
下面是引用文字：
（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口也就可以由外部威廉希尔官方网站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）
通俗的说，输出模式就2种，开漏和推挽，我通俗的说下这两种方式
推挽：当IO口输出高电平时，相当于供电电源上（一般为3.3V）通过三极管或MOS管接到了IO口上；同理，当IO口输出低电平时，相当于IO口通过三极管或MOS管接到了GND上面。
开漏，就是当IO口输出低电平时，相当于IO口通过三极管或MOS管接到了GND上面；当IO口输出高电平时，此引脚内部悬空。
配置管脚功能时也需要注意：
1）作为普通 GPIO 输入：根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
2）作为普通 GPIO 输出：根据需要配置该引脚为推挽输出或开漏输出，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
3）作为普通模拟输入：配置该引脚为模拟输入模式，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
4）作为内置外设的输入：根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入，同时使能该引脚对应的某个复用功能模块。
5）作为内置外设的输出：根据需要配置该引脚为复用推挽输出或复用开漏输出，同时使能该引脚对应的所有复用功能模块。

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