单片机IO配置不同速度有啥区别？

1万 · 2023-8-9 17:33

这是一个初学者不会去了解的问题，但，会使老司机掉坑的问题。
这也是最近在技术交流群看到的一个问题，所以，就出来简单分享一下。

概述

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]这个问题看起来比较简单，我相信很多人都能说出答案。

但是，很多人都只是停留在表面，没有在项目中经历过，也没有更深入的去了解。很早之前年的单片机可能没有输出速度这个配置选项，但是这后面的单片机基本都有配置速度的选项，下面结合STM32来简单介绍一下。

GPIO输出速度

不管标准外设库，还是STM32CubeMX配置GPIO输出引脚，都会有速度GPIO_InitStruct.Speed这个选项。

类似如下：

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
根据不同MCU型号，速度选项，有些有3个，有些有4个。一般定义在xxx_gpio.h文件中。

#define GPIO_Speed_2MHz GPIO_Speed_Level_1 /*!< I/O output speed: Low 2 MHz */#define GPIO_Speed_10MHz GPIO_Speed_Level_2 /*!< I/O output speed: Medium 10 MHz */#define GPIO_Speed_50MHz GPIO_Speed_Level_3 /*!< I/O output speed: High 50 MHz */

#define GPIO_SPEED_FREQ_LOW (0x00000000u) /*!< Low speed */#define GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM (0x00000001u) /*!< Medium speed */#define GPIO_SPEED_FREQ_HIGH (0x00000002u) /*!< High speed */#define GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH (0x00000003u) /*!< Very high speed */
对于普通输出GPIO，使用STM32CubeMX配置，默认配置低：
当然，如果配置成其他模式，有可能是中，或高。
比如：配置UART、CAN引脚，速度会是高。
提问：你想过为什么会是低、高吗？

测量GPIO输出波形

不知道大家用示波器测量过GPIO输出波形没有，特别是在高速（单位M）的时候。

我以前经常测量MCO引脚输出时钟，测量过的人应该都知道，如果输出速度高于配置速度，会明显看到波形不正常。
波形会出现不完整，幅度低等失真现象。
相信不用我说，有一定常识的人都能理解。

差异原因

速度的配置，就是决定IO口驱动电路的响应速度。

我们需要结合实际情况配置速度，不同速度会有不同的影响。
高低速差异：配置高速：输出频率高，噪音大，功耗高，电磁干扰强；
配置低速：输出频率低，噪音小，功耗低，电磁干扰弱；提高系统EMI（电磁干扰）性能；
看到差异，相信很多人就能理解了。
实际情况中，比如：低功耗的产品，你会考虑功耗。
环境不好的场合，通信不稳定，你会考虑电磁干扰等。
举例：如果你使用9600波特率UART通信，建议速度配置为低。
所以，如果你想使产品更加完美，速度配置也是关键的一项。