STM32 GPIO的八种工作模式

在STM32等微控制器中,GPIO(通用输入输出) 通常支持 8种工作模式,这些模式决定了引脚的行为方式(输入、输出、复用功能等)。以下是详细的分类和通俗解释:


1. 输入模式(Input Modes)

  1. 浮空输入(GPIO_Mode_IN_FLOATING)

    • 特点:引脚电平完全由外部电路决定,内部不上拉也不下拉。

    • 用途:读取外部信号(如按键、传感器),但易受干扰。

    • 示例GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

  2. 上拉输入(GPIO_Mode_IPU,Input Pull-up)

    • 特点:内部通过电阻上拉到VCC(默认高电平),外部接地时读低电平。

    • 用途:避免悬空引脚(如按键默认高电平,按下时拉低)。

    • 示例GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;

  3. 下拉输入(GPIO_Mode_IPD,Input Pull-down)

    • 特点:内部通过电阻下拉到GND(默认低电平),外部接VCC时读高电平。

    • 用途:避免悬空引脚(如某些传感器输出默认低电平)。

    • 示例GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;


2. 输出模式(Output Modes)

  1. 推挽输出(GPIO_Mode_Out_PP,Push-Pull)

    • 特点:可输出高电平(驱动到VCC)或低电平(拉低到GND),驱动能力强。

    • 用途:控制LED、驱动数字器件(如MOSFET)。

    • 示例GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

  2. 开漏输出(GPIO_Mode_Out_OD,Open-Drain)

    • 特点:只能拉低电平(接GND),高电平靠外部上拉电阻实现。

    • 用途:电平转换、I²C总线(避免多个设备冲突)。

    • 示例GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;


3. 复用功能模式(Alternate Function Modes)

  1. 复用推挽输出(GPIO_Mode_AF_PP,Alternate Function Push-Pull)

    • 特点:引脚用于外设功能(如USART、SPI),输出方式为推挽。

    • 用途:高速外设通信(如PWM输出、UART_TX)。

    • 示例GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

  2. 复用开漏输出(GPIO_Mode_AF_OD,Alternate Function Open-Drain)

    • 特点:引脚用于外设功能,输出方式为开漏。

    • 用途:I²C、SMBus等需要开漏总线的场景。

    • 示例GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;


4. 模拟模式(Analog Mode)

  1. 模拟输入/输出(GPIO_Mode_AIN,Analog Input)

    • 特点:引脚直接连接ADC(模数转换器)或DAC(数模转换器),禁用数字功能。

    • 用途:采集模拟信号(如温度传感器、音频输入)。

    • 示例GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;


通俗总结

模式 关键行为 典型应用场景
浮空输入 电平由外部决定,易受干扰 读取外部开关、中断信号
上拉输入 默认高电平,按下拉低 按键检测
下拉输入 默认低电平,接高电平变高 某些传感器信号
推挽输出 强驱动高/低电平 LED控制、数字信号输出
开漏输出 只能拉低,高电平靠上拉 I²C总线、电平转换
复用推挽输出 外设控制推挽输出 PWM、UART_TX
复用开漏输出 外设控制开漏输出 I²C_SCL/SDA
模拟输入 连接ADC/DAC,禁用数字功能 采集电压、温度传感器

配置示例(STM32标准库)

cs 复制代码
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;           // 选择Pin5
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;         // 无上拉/下拉
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; // 高速模式
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);     // 初始化GPIOA

关键点

  • 输入模式 用于读取信号,输出模式用于驱动电路。

  • 复用模式需配合外设(如USART、SPI)使用。

  • 模拟模式仅用于ADC/DAC,其他功能失效。

记忆方式:

  1. 【浮空输入】- "随波逐流型"

    就像你家门铃,没装电池也不接地,完全靠别人按(外部信号)。别人按就响,不按就啥反应没有。容易受干扰,隔壁装修都可能让它误响。

  2. 【上拉输入】- "积极向上型"

    门铃自带电池(上拉电阻),平时一直"叮"(高电平)。有人按门铃就变"咚"(低电平)。最常用的按键检测方式。

  3. 【下拉输入】- "脚踏实地型"

    门铃默认接地,平时一直"咚"(低电平)。有人按才变"叮"(高电平)。适合检测高电平触发的传感器。

  4. 【模拟输入】- "精确测量型"

    这不是门铃了,是个精确的体重秤(ADC)。能测量连续的电压值,比如0.5V、1.2V这种。用来接温度传感器、光照传感器等。

  5. 【推挽输出】- "大力士型"

    像健身教练,既能把你举高高(输出高电平),也能把你按地上(输出低电平)。力气大,带得动LED、继电器等。

  6. 【开漏输出】- "单边猛男型"

    只能把你按地上(输出低电平),举高高要靠别人帮忙(需要外接上拉电阻)。适合I2C这种多个设备一起用的总线。

  7. 【复用推挽】- "专业运动员型"

    和推挽输出一样能干,但是听外设指挥(比如串口的TX引脚)。专业的事交给专业的人做。

  8. 【复用开漏】- "专业团队型"

    和开漏输出一样,但是为I2C等总线服务。多个设备可以共用这个引脚。

【记忆口诀】

输入三种要记牢:

浮空随波易干扰,

上拉平时是高调,

下拉低调不喧嚣。

输出四种分两边:

推挽开漏各两遍,

普通外设不同选,

模拟输入最特别。

相关推荐
xxy.c1 小时前
基于IMX6ULL的时钟,定时器(EPIT,GPT)
单片机·嵌入式硬件·fpga开发
happygrilclh2 小时前
stm32L496 flash 分配
stm32·单片机·嵌入式硬件
古译汉书3 小时前
嵌入式铁头山羊STM32-各章节详细笔记-查阅传送门
数据结构·笔记·stm32·单片机·嵌入式硬件·个人开发
自由的好好干活4 小时前
从0开始使用LabVIEW操作数据采集卡-概述和新建新建项目
嵌入式硬件·labview
一枚码农~6 小时前
STM32红外与LED控制实战
单片机·嵌入式硬件
Heavy sea6 小时前
STM32定时器(寄存器与HAL库实现)
stm32·单片机
路过羊圈的狼8 小时前
STM32的HAL库驱动ADS124S08进行PT100温度采集
stm32·嵌入式硬件·mongodb
李永奉8 小时前
51单片机-实现红外遥控模块教程
单片机·嵌入式硬件·51单片机
辛集电子9 小时前
【STM32】位带操作
stm32·单片机·嵌入式硬件
wei-dong-1837975400810 小时前
嵌入式硬件工程师每日提问
嵌入式硬件·电源拓扑结构