STM32的GPIO工作模式

最近一直在学习STM32，对于技术菜鸟，我为了方便应用，简单整理了下它的GPIO的八种工作模式的使用技巧。

当然，首先简单的分析下各种模式吧。（用我理解的方式来讲，不对的地方请多指教）

首先给一张原理图（出自STM32中文参考手册v10.0）。

如图所示，图的左边是I/O口，右边是连接芯片内部。

图的上半部分是输入模式。我们从右往左看，发现有有两个开关和电阻，以及VDD和VSS。这就是所谓的上拉（GPIO_Mode_IPU）和下拉（GPIO_Mode_IPD）输入模式的区别之处，上面开关接通就是上拉，下面开关接通就是下拉。上拉和下拉的实际应用中的区别是什么呢？分析电路我们明显可以看出，当上面开关接通时，也就是所谓的上拉输入模式，这是VDD给电阻供电，也就是I/O引脚此时是高电平的；同理下拉输入模式就是引脚空闲状态是低电平的。这我们就能很好的应用了，当你需要你做的控制系统，平时是高电平就上拉呗，很好理解吧！当然你还要知道，这不是上拉和下拉的全部原理，因为你看电路图，输入还经过肖特基触发器（也有地方说法是施密特触发器），其实，就是把电压的值转化成0、1二进制值，并存在输入数据寄存器中，然后就可以读取数值啦。至于怎么控制那两个开关呢？当然是通过寄存器啦，CRL、CRH就是控制这两个开关的，进行选择这两种模式的。

再看看浮空输入模式（GPIO_Mode_IN_FLOWING），浮空输入模式从图中可以看到，是直接接到触发器的，它电平完全由外界接入的电平决定，这就导致它的电平是不确定的，空闲状态下大概是1点几伏。它的特性就是输入的阻抗比较大。

而模拟输入模式（GPIO_Mode_AIN），从图可知，它是直接连接到I/O口上的，没有接任何东西，这就是它的独特之处，一来是直接读取连接的电平值，二来是功耗低。

这些原理各个地方解释都不同，大家参考就行，我觉得重要的是应用，你太在意原理固然没错，但是对初学者来说，会用就是满足，等以后摸熟了STM32再回头看原理，就是小菜一碟了。

上拉、下拉你自己按照你设计的需要，空闲时要求高电平就上拉，否则就下拉。浮空一般是作为按键、I2C、USART的接收端。模拟输入一般是ADC，低功耗时。

图的下半部分是输出模式。我们可以看到输出控制后面接着两个对称的MOS管，一个P-MOS,一个N-MOS。这样连接电路，就是推挽工作模式，输出高电平时，就是N-MOS导通；输出低电平时，就是P-MOS导通。两个管子轮流导通，前者是负责灌电流，后者负责拉电流，使其浮在能力和开关速度都比普通的方式有很大提高。

在开漏输出模式时，如果输出低电平，则使N-MOS管导通，是其输出接地；若输出为1，则既不输出高电平也不输出低电平，为高阻态。为了正常使用，必须外部接一个上拉电阻。它有“线与”特性，即，多个开漏模式引脚相连接到一起时，只有当所有引脚都是输出高阻态，才由上拉电阻提供高电平，此高电平为外部上拉电阻所接的电源的电压。开漏输出模式一定要接上拉电阻，不然不能正常工作，这是设计时必须要注意的。

普通推挽输出（GPIO_Mode_Out_PP）模式，一般应用在输出电平在0-3.3伏的时候。普通开漏输出（GPIO_Mode_Out_OD）应用在电平不匹配的时候。复用推挽输出（GPIO_Mode_AF_PP）模式一般用在串口输出，如I2C的SCL、SDA。复用开漏输出（GPIO_Mode_AF_OD）模式用在需要线与的时候，如IC、SMBUS、TX1、MOSI、MISO、SCK、SS。

好吧，大致就是这么多吧，我觉得当你要用到的时候，你直接就看是上面的那种就好了，然后直接用，不用再去看原理，分析到底要用什么，直接这样用，对初学者来说应该很简单吧。