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理工科的小伙伴们应该或多或少都用过单片机，写过点亮跑马灯的代码。对下面的代码应该不会陌生：这是一段初始化GPIO的定义过程。 其中有一行是专门定义驱动速度快慢，对于STM32单片机而言，有low，medium，high三种速度可供选择。当时写代码的时候，并不知道这些代码改变了硬件什么状态，只知道照着例程copy就行，但是工作后，才明白，每一行代码背后都会有底层硬件逻辑的变化，速度选取快慢会对硬件功能有影响的。 在STM32F103单片机的I/O端口基本结构图可以看出，开关速度频率的设置是针对输出信号的，用来控制推挽结构的晶体管。对于单片机，GPIO口是挂接在AHB总线上，输入状态是恒定的，按时钟APB2分频时钟进行刷新的。 通过查看规格书，可以看出GPIO输出速度有三种模式，分别是:最大输出速度2MHz、最大输出速度10MHz和最大输出速度50MHz,关于这个最大速度是指的压摆率的意思：当信号的上升时间tr加下降时间tf小于三分之二个周期，并且占空比为50%的时候的最大频率。如下图所示的频率特性。如果tr和tf占据的周期时间太长，就会导致高电平和低电平的时间太短。tr和tf是受硬件电路决定，比如驱动电流，负载电容等等因素。 当频率提高的时候，周期T就会慢慢缩短，此时tr和tf的时间还是不变的话，就会造成tr和tf在一个周期的占比逐渐提升，从而使得稳定高电平和稳定低电平的Thold-time越来越短。而使输出的数字信号能有效的被接收端正确识别，Thold-time就不能太短，很多芯片对Thold-time是有限制说明的，所以当Thold-time缩短到六分之一周期T的时候，就不能再短了。信号此时的频率就是最大频率。可以通过下图看出，tr=tf=5ns，最大速度频率是50MHz，周期T=20ns，Thold-time就只有5ns，也就是周期的四分之一，此时负载电容容值再增大，就会导致Thold-time时间太短，而不能被正确识别。所以GPIO的最大频率是受限于上升时间和下降时间。 从硬件来看，信号的上升时间和下降时间是由电路的驱动能力和负载电容决定的，对于单片机而言，驱动能力就是输出电流大小，这个由单片机决定，所以设置了最大速度，那么就决定了负载电容不能超过某一个限值，否则就会导致输出达不到预期的速度。当负载电容一定的时候，单片机的驱动电流越大，上升下降时间就越小，Thold-time时间就会更长，就更能满足下级电路的要求-也就是推挽电路的开关。通过讨论，也了解了，改变上升时间需要改变驱动电流大小和负载电容大小，在单片机内部，设置不同的最大速度模式，就改变了单片机内部模块的输出电阻，输出电阻大小决定了输出驱动电流的改变。从而也就达到了改变上升时间和下降时间的目的。 通过FFT分析可知，越大的上升时间，其谐波分量就越少，也就是驱动电流越小，就越有利于EMI的设计。但输出频率就不会太高。所以需要在开关速度和EMI之间取平衡，得到最好的效果。在仅仅点亮几个LED的时候，就使用最低的频率，够用就行。
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