本帖最后由 forgot 于 2023-2-7 13:43 编辑
#申请原创# 现在的很多单片机在GPIO配置的时候，除了配置输入输出类型、速度以外，还需要配置一下模式，即GPIO_Mode。以STM32为例，有输入浮空、输入上拉、输入下拉、模拟输入、开漏输出、推挽式输出、 推挽式复用功能、开漏复用功能。
GPIO_Mode_Out_PP原理说明： 在采用单片机系统做信号控制以及外部电路驱动时，为了加快控制速度和提高IO驱动能力，经常要使用推挽（push-pull）式输出模式，即GPIO_Mode_Out_PP。该模式根据输入不同，两个晶体管交替导通。在芯片内部采用CMOS工艺，是由两个场效应晶体管构成推挽式电路，STM32的内部的推挽电路由上P下N的MOSFET构成，MOSFET有3个极性，S源极、D漏极、G栅极。上P管的S接到电源VDD上，D接到下N管的D上，下N管的S接到电源地的VSS上。通过对于GPIO输出数据寄存器的数据写入，可以控制推挽式电路的栅极输出高低电平。当控制栅极为低电平时，上面的P沟道MOS管导通，下面的的N沟道MOS管截至，由于上管的S连接VDD，所以输出高电平。当控制栅极为高电平时，上面的P沟道MOS管截止，下面的的N沟道MOS管导通，由于下管的S连接VSS，所以输出低电平。对于STM32单片机，由于P沟道的MOS输出电流能力很强，所以推挽输出的电流最大可以输出20mA。对于驱动LED或者是蜂鸣器都是可以直接驱动的。
GPIO_Mode_Out_OD原理说明： 当通过配置将输出模式配置成开漏输出时，即GPIO_Mode_Out_OD。芯片内部上方的P沟道MOS管被关闭，这导致当栅极为低时，无法出书高电平1，而是输出高阻态Z，相当于开路状态。但是当控制栅极为高电平时，下面的的N沟道MOS管仍然可以导通，由于下管的S连接VSS，所以可以输出低电平0。开漏输出是为了实现逻辑器件的线与逻辑，如果配置成这种开漏输出，在需要电流输出驱动外部电路时，往往需要上拉一个电阻来提供电路的驱动电流，驱动能力的大小由外部上拉电阻决定，电阻越大，驱动能力越小，电阻越小，驱动能力越大，但是不能超过单片机的GPIO电流能力范围。
STM32单片机当端口被配置为输出的时候，输出缓冲器被激活。此时如果是开漏模式，输出寄存器上的’0’激活N-MOS，而输出寄存器上的’1’将端口置于高阻状态，PMOS从不被激活。如果是推挽模式：输出寄存器上的’0’激活N-MOS，而输出寄存器上的’1’将激活P-MOS。并且每个GPI/O端口有两个32位配置寄存器(GPIOx_CRL，GPIOx_CRH)用来配置模式与速度，两个32位数据寄存器(GPIOx_IDR和GPIOx_ODR)用来存放端口的输入数据与端口的输出数据，一个32位置位/复位寄存器(GPIOx_BSRR)和一个16位复位寄存器(GPIOx_BRR)用来设置和清除端口数据，一个32位锁定寄存器(GPIOx_LCKR)用来所存端口当前配置。
推挽输出配置参考例程： void PP_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}
开漏输出配置参考例程： void OD_Config(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_1;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
}
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