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STM32 GPIO詳解

2021-01-26 06:13:56 作業系統

下文將根據STM32F207參考手的中GPIO框圖講解GPIO功能,

01、I/O介面電路

帶FT的是說明可以容忍5V電壓的,I/O電路框圖

1.1、普通輸入

普通輸入模式下,上拉和下拉電阻(微弱)的存在,共分3種模式

  1. 浮空輸入,不使能上拉電阻,不使能下拉電阻

  2. 上拉輸入,使能上拉電阻

  3. 下拉輸入,使能下拉電阻

從上面框圖得知,輸出快取是被禁止的

1.2、普通輸出

普通輸入模式下,上拉和下拉電阻(微弱)的存在,主要是由于P-MOS和N-MOS的存在分為下列兩種模式

  1. 開漏模式:輸出暫存器是 0 時,激活 N-MOS, 而輸出暫存器是 1 時,埠保持高阻態(P-MOS 不會被使能)

  2. 推挽輸出: 輸出暫存器是 0 時,激活 N-MOS, 而輸出暫存器是 1 時,激活 P-MOS

從上面的框圖得知,

1、在普通輸出模式中,TTL施密特觸發器是打開的,所以讀輸入資料暫存器,可以得到 I/O 的狀態,

2、驅動GPIO輸出,我們可以采用輸出暫存器也可以使用位段

1.3、模擬輸入

模擬輸入上拉電阻和下拉電阻是沒有用的

高阻態下模擬輸入

從上面框圖得知

  1. 弱上拉和下拉電阻禁止

  2. 施密特觸發器停用,施密特觸發器輸出值強制為0

  3. 輸出快取被禁止

  4. 讀輸入資料期存器, 讀到的值為0

注意:IO配置成模擬輸入時,不能容忍5V電壓

1.4、復用輸出

復用輸出框圖

從上圖框圖中可以得到5條資訊

  1. 輸出快取被來自外設的信號驅動(發送資料器使能和資料),也即是位設定/清除暫存器和輸出資料暫存器在這里是無用的

  2. 由于P-MOS和N-MOS使能,仍然可以配置成推挽輸出和開漏輸出

  3. 上拉電阻和下拉電阻使能,可以進行配置

  4. TTL施密特觸發器使能

  5. 可以通過讀輸入資料暫存器, 可以得到 I/O 的狀態

 

02、管腳復用和重映射

管腳復用和重映射(其實是一回事),STMF10X系列叫重映射,STMF20X系列叫管腳復用,也就是復用功能

2.1、STMF10X系列

STM32上有很多I/O口,也有很多的內置外設想I2C,ADC,ISP,USART等,為了節省引出管腳,這些內置外設基本上是與I/O口共用管腳的,也就是I/O管腳的復用功能,但是STM32還有一特別之處就是:很多復用內置的外設的I/O引腳可以通過重映射功能,從不同的I/O管腳引出,即復用功能的引腳是可通程序式改變的,

三個紅框交匯處.STM32F103VCT6這個CPU的USART1接的是PB6/PB7但是上電初始化后默認功能并非是USART1.所以想要用串口功能.必須用埠重映射,

STM32的單片機每個功能模塊有自己的時鐘系統,所以要想要呼叫STM32單片機的功能模塊時必須先配置對應時鐘,然后才能去操作相應的功能模塊.埠重映射也一樣.如圖示:

重映射步驟為:

1.打開重映射時鐘和USART重映射后的I/O口引腳時鐘, 

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

2.I/O口重映射開啟.

GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART1,ENABLE);

3.配制重映射引腳, 這里只需配置重映射后的I/O,原來的不需要去配置.

GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
 
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_7;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IN_FLOATING;
GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

2.1、STMF20X系列

STMF20X系列(包括之后的40系列)是沒有重映射的說法,只有統一的稱為復用功能,

從上圖看出F10X系列會有專門的普通IO暫存器,會有復用暫存器,使用庫函式如下:

void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalStateNewState)

 

 

 

從上圖F20X系列使用了復用功能暫存器,然不是像F10系列存在專門的復用暫存器,F20X系列GPIO復用的功能更廣,

備注:要先配置GPIO為復用功能,再呼叫復用的庫函式

 

 

 03、相關名詞解釋

GPIO模式名字解釋

 

 

 F20系列:GPIO共有四種功能???????

typedef enum
{ 
  GPIO_Mode_IN   = 0x00, /*!< GPIO Input Mode */
  GPIO_Mode_OUT  = 0x01, /*!< GPIO Output Mode */
  GPIO_Mode_AF   = 0x02, /*!< GPIO Alternate function Mode */
  GPIO_Mode_AN   = 0x03  /*!< GPIO Analog Mode */
}GPIOMode_TypeDef;

GPIO狀態

推挽輸出

可以輸出強高低電平,連接數字器件,

開漏輸出

只可以輸出強低電平,高電平需要外部電阻拉高,輸出端相當于三極管的集電極,要得到高電平,需要上拉電阻,適合做電流型的驅動,其吸收電流negligence相對強(一般20ma以內)

高阻態

高阻態是一個數字電路里常見的術語,指的是電路的一種輸出狀態,既不是高電平也不是低電平,如果高阻態再輸入下一級電路的話,對下級電路無任何影響,和沒接一樣,如果用萬用表測的話有可能是高電平也有可能是低電平,隨它后面接的東西定的,如果設定為浮空輸入,也就是既沒有上拉電阻,沒有下拉電阻,可以認為是高阻態,

 

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