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HAL库的GPIO具有哪几种工作模式?

HAL库的GPIO具有哪几种工作模式?

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姜葳

2022-2-8 14:13:43
前言


  众所周知,STM32的GPIO的工作模式有八种,但是打开HAL库发现,有12种可以供自己设置。下面解释一下这12种工作模式的区别。实际上这12种是包含在通用的8种工作模式之中的,只是细分了而已!

1、浮空输入模式

#define GPIO_MODE_INPUT 0x00000000U / *!<输入浮动模式* /
  当GPIO采用浮空输入模式时,STM32的引脚状态是不确定的,此时STM32得到的电平状态完全取决于GPIO外部的电平状态,所以说在GPIO外部的引脚悬空时,读取该端口的电平状态是个不确定的值。多用于外部按键输入,
2、模拟输入模式

#define GPIO_MODE_ANALOG 0x00000003U / *!<模拟模式* /
  这个很好理解,最常用的场合是ADC模拟输入
3、上拉,下拉输入模式

#define GPIO_MODE_IT_RISING 0x10110000U / *!<带上升沿触发检测的外部中断模式* /#define GPIO_MODE_IT_FALLING 0x10210000U / *!<带下降沿触发检测的外部中断模式* /#define GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING 0x10310000U / *!<带上升沿/下降沿触发检测的外部中断模式* /#define  GPIO_MODE_EVT_RISING 0x10120000u   /*!<具有上升沿触发器检测的外部事件模式*/#define  GPIO_MODE_EVT_FALLING 0x10220000u   /*!< 具有下降沿触发器检测的外部事件模式*/#define  GPIO_MODE_EVT_RISING_FALLING 0x10320000u   /*!< 具有下降沿/下降沿触发器检测的外部事件模式*/
  STM32的数据手册中关于上下拉电阻的阻值都在30-50K之间。这样可以增强MCU的抗干扰能力。对于外部中断模式和外部事件模式就是GPIO_MODE_IT_RISING能够触发中断,用在中断方式编程。而GPIO_MODE_EVT_RISING只设置中断标志位,不产生中断,可以用在查询方式。
下面介绍输出模式:
4、推挽输出模式

#define GPIO_MODE_OUTPUT_PP 0x00000001U / *!<输出推拉模式* /
  推挽结构一般是指两个三极管分别受两个互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止。这种结构既可以输出高电平,也可以输出低电平,可以用于连接数字器件。
  推挽威廉希尔官方网站 是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于威廉希尔官方网站 中,各负责正负半周的波形放大任务,威廉希尔官方网站 工作时,两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小,效率高。输出既可以向负载灌电流,也可以从负载抽取电流。推拉式输出级既提高威廉希尔官方网站 的负载能力,又提高开关速度。
5,开漏输出模式
#define GPIO_MODE_OUTPUT_OD 0x00000011U / *!<输出开漏模式* /
  

  • 在开漏输出模式时,如果外部不接上拉电阻时,只能输出低电平,所以要想输出高电平必须要外接上拉电阻。这样做的有一个好处,可以用来匹配不同的电平信号,也就是用于不同电压的系统之间的通信;
  • 另外,因为要输出高电平需要有外部的上拉电阻,所以在进行通信时,通信的速度也受到上拉电阻阻值的影响,阻值小时,通信速度可以很快,阻值大时,通信速度变慢,但也不能为了通信速度把上拉电阻用的很小,也要注意在电阻很小时,功耗会变大,所以电阻要取合适的值。

  开漏输出适合做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对较强,一般在20mA之内
6、复用推挽、开漏输出模式

#define GPIO_MODE_AF_PP 0x00000002U / *!<复用功能推拉模式* /#define GPIO_MODE_AF_OD 0x00000012U / *!<复用功能开漏模式 * /
  

  • 这两种模式,可以理解为把GPIO配置为第二功能使用的时候的配置,并非单纯的用作IO输入或输出。
  • 比如使用外设IIC时,我们需要把GPIO配置为复用推挽输出,用于数据通信功能。
  • 再比如串口通信的TX,以及SPI外设的GPIO使用就要把引脚设置为复用开漏输出。

7、GPIO的另外几个概念:

引脚速度


  

  • STM32F系列输出模式有三种速度:2MHz、10MHz、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。

  

  • SPI接口,若使用18M或9M波特率,需要选用50M的GPIO的引脚速度。
  • I2C接口,若使用400k波特率,若想把余量留大些,可以选用10M的GPIO引脚速度。

翻转速度


  输入/输出寄存器的0 ,1 值反映到外部引脚(APB2上)高低电平的速度.手册上指出GPIO最大翻转速度可达18MHz。
输出速度


  与程序有关,程序中写的多久输出一个信号。
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