1 初学者重要提示
2 GPIO功能简介STM32H7的GPIO特性如下: 输出状态:开漏/推挽 + 上拉/下拉电阻。 通过输出数据寄存器(GPIOx_ODR)或者外设(GPIO设置为复用模式时)输出数据。 GPIO速度等级设置。 输入状态:浮空,上拉/下拉,模拟。 通过输入数据寄存器(GPIOx_IDR)或者外设(GPIO设置为复用模式)输入数据。 通过寄存器GPIOx_BSRR实现对寄存器GPIOx_ODR的位操作。 通过配置寄存器GPIOx_LCKR的锁机制,实现冻结IO口配置。 每两个时钟周期就可以翻转一次IO。 高度灵活的引脚复用功能,允许IO引脚既可以做GPIO也可以做功能复用。
3 GPIO功能模式分析(重要)STM32H7的GPIO端口可以配置为如下的8种模式: 输入浮空 输入上拉 输入下拉 模拟功能 具有上拉或下拉功能的开漏输出 具有上拉或下拉功能的推挽输出 具有上拉或下拉功能的复用功能推挽 具有上拉或下拉功能的复用功能开漏
由于上拉和下拉是可选配置,对应的HAL库配置使用下面6种就可以表示: GPIO_MODE_INPUT 输入模式 GPIO_MODE_OUTPUT_PP 推挽输出 GPIO_MODE_OUTPUT_OD 开漏输出 GPIO_MODE_AF_PP 复用推挽 GPIO_MODE_AF_OD 复用开漏 GPIO_MODE_ANALOG 模拟模式
3.1 推挽输出
推挽电路是两个参数相同的三极管或 MOSFET,以推挽方式存在于电路中。电路工作时,两只对称的开关管每次只有一个导通,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。推拉式输出级提高电路的负载能力。相对于开漏输出模式,推挽输出最大优势是输出高电平时,上升时间快,电压驱动能力强。
3.2 开漏输出
开漏端相当于 MOS 管的漏极(三极管的集电极),要得到高电平状态必须外接上拉电阻才行,因此输出高电平的驱动能力完全由外接上拉电阻决定,但是其输出低电平的驱动能力很强。开漏形式的电路有以下几个特点: 输出高电平时利用外部电路的驱动能力,减少 IC 内部的驱动。 开漏是用来连接不同电平的器件,匹配电平用的,因为开漏引脚不连接外部的上拉电阻时,只能输出低电平。如果需要同时具备输出高电平的功能,则需要接上拉电阻,很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压,便可以改变传输电平。上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的速度。阻值越大,速度越低,功耗越小。 开漏输出提供了灵活的输出方式,但是也有其弱点,就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电,所以当电阻选择小时延时就小,但功耗大;反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求,则建议用下降沿输出。 可以将多个开漏输出连接到一条线上。通过一只上拉电阻,在不增加任何器件的情况下,形成“与逻辑”关系,即“线与”。可以简单的理解为:在所有引脚连在一起时,外接一上拉电阻,如果有一个引脚输出为逻辑 0,相当于接地,与之并联的回路“相当于被一根导线短路”,所以外电路逻辑电平便为 0,只有都为高电平时,与的结果才为逻辑 1。
3.3 复用推挽和开漏复用指的是GPIO切换到CPU内部设备(比如SPI,I2C,UART等电路),也就是GPIO不是作为普通IO使用,是由内部设备直接驱动。推挽和开漏的特征同上。
3.4 四种输入模式
通过上面的引脚结构图可以得到如下三种方式 浮空输入:CPU内部的上拉电阻、下拉电阻均断开的输入模式。 下拉输入:CPU内部的下拉电阻使能、上拉电阻断开的输入模式。 上拉输入:CPU内部的上拉电阻使能、下拉电阻断开的输入模式。
而模拟输入模式是GPIO引脚连接内部ADC。
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