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GPIO（英语：General-purpose input/output），通用型之输入输出的简称，功能类似8051的P0—P3，其接脚可以供使用者由程控自由使用，PIN脚依现实考量可作为通用输入（GPI）或通用输出（GPO）或通用输入与输出（GPIO），如当clk generator, chip select等。
; l5 U" o. F2 z0 e1 a9 M5 X& V1.1 GPIO的优点(端口扩展器)1. 低功耗：GPIO具有更低的功率损耗(大约1μA，μC的工作电流则为100μA)。 2. 集成IIC从机接口：GPIO内置IIC从机接口，即使在待机模式下也能够全速工作。 3. 小封装：GPIO器件提供最小的封装尺寸 ― 3mm x 3mm QFN! 4. 低成本：您不用为没有使用的功能买单。 5. 快速上市：不需要编写额外的代码、文档，不需要任何维护工作。 6. 灵活的灯光控制：内置多路高分辨率的PWM输出。 7. 可预先确定响应时间：缩短或确定外部事件与中断之间的响应时间。 8. 更好的灯光效果：匹配的电流输出确保均匀的显示亮度。 9. 布线简单：仅需使用2条就可以组成IIC总线或3条组成SPI总线。 与 ARM 的几组GPIO引脚，功能相似，GPxCON 控制引脚功能，GPxDAT用于读写引脚数据。另外，GPxUP用于确定是否使用上拉电阻。 x为A,B,,H/J, GPAUP 没有上拉电阻。 1.2 Cortex-M3里，对于GPIO的配置种类有8种（1）GPIO_Mode_AIN模拟输入 （2）GPIO Mode INFLOATING浮空输入 （3）GPIO_Mode_IPD下拉输入 （4）GPIO_Mode_IPU上拉输入 （5）GPIO_Mode_Out_OD开漏输出 （6）GPIO_Mode_Out_PP推挽输出 （7）GPIO_Mode_AF_OD复用开漏输出 （8）GPIO_Mode_AF_PP复用推挽输出 主要功能： l 输入 - 用于状态监测 开关 - switch 按键 - push button Ø 消抖动 传感器状态 - 比如光敏 逻辑电平0、1、未确定的区间 l 输出 每个器件的输出阻抗不同、输出电流不同，需要查询数据手册 l 应用： Ø LED有前向电压，供电要高于前向电压 Ø LED的亮度取决于流过的电流，通过限流电阻调节零度 驱动大的直流负载 Ø 阻性负载 - 采用三极管、MOSFET Ø 感性负载 - 需要续流二极管进行保护 PWM 控制LED亮度 Ø 电机调速、控制伺服电机 对于刚入门的新手，我想这几个概念是必须得搞清楚的，平时接触的最多的也就是推挽输出、开漏输出、上拉输入这三种，但一直未曾对这些做过归纳。因此，在这里做一个总结： 推挽输出：可以输出高，低电平，连接数字器件；推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源低定。 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，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小、效率高。输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。推拉式输出级既提高电路的负载能力，又提高开关速度。 详细理解：
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) h2 F+ f1 i; P4 J8 U2 l. m ~如图所示，推挽放大器的输出级有两个“臂”（两组放大元件），一个“臂” 的电流增加时，另一个“臂”的电流则减小，二者的状态轮流转换。对负载而言，好像是一个“臂”在推，一个“臂”在拉，共同完成电流输出任务。当输出高电平时，也就是下级负载门输入高电平时，输出端的电流将是下级门从本级电源经VT3拉出。这样一来，输出高低电平时，VT3一路和VT5一路将交替工作，从而减低了功耗，提高了每个管的承受能力。又由于不论走哪一路，管子导通电阻都很小，使RC常数很小，转变速度很快。因此，推拉式输出级既提高电路的负载能力，又提高开关速度。 开漏输出：输出端相当于三极管的集电极.要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强（一般20ma以内）. 开漏形式的电路有以下几个特点： 1.利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经Rpull-up，MOSFET到CGND。IC内部仅需很下的栅极驱动电流。 2.一般来说，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。比如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。（上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的沿的速度。阻值越大，速度越低功耗越小，所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。） 3.OPEN-DRAIN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。 4.可以将多个开漏输出的Pin，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。这也是I2C，SMBus等总线判断总线占用状态的原理。补充：什么是“线与”？： 在一个结点（线）上，连接一个上拉电阻到电源VCC或VDD和n个NPN或NMOS晶体管的集电极C或漏极D，这些晶体管的发射极E或源极S都接到地线上，只要有一个晶体管饱和，这个结点（线）就被拉到地线电平上.因为这些晶体管的基极注入电流（NPN）或栅极加上高电平（MOS），晶体管就会饱和，所 以这些基极或栅极对这个结点（线）的关系是或非NOR逻辑.如果这个结点后面加一个反相器，就是或OR逻辑. 其实可以简单的理解为：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。 关于推挽输出和开漏输出，最后用一幅最简单的图形来概括： . j) s5 o/ p! F2 C% F8 `$ D
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/ Y* O% n. ]5 M, H* u该图中左边的便是推挽输出模式，其中比较器输出高电平时下面的PNP三极管截止，而上面NPN三极管导通，输出电平VS+；当比较器输出低电平时则恰恰相反，PNP三极管导通，输出和地相连，为低电平。右边的则可以理解为开漏输出形式，需要接上拉。 浮空输入：对于浮空输入，一直没找到很权威的解释，只好从以下图中去理解了 # u& a* p5 j) }5 ~
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由于浮空输入一般多用于外部按键输入，结合图上的输入部分电路，我理解为浮空输入状态下，I0的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定，如果在该引脚悬空的情况下，读取该端口的电平是不确定的。 上拉输入/下拉输入/模拟输入：这几个概念很好理解，从字面便能轻易读懂。复用开漏输出、复用推挽输出：可以理解为GPI0口被用作第二功能时的配置情况（即并非作为通用I0口使用）最后总结下使用情况： 在STM32中选用I0模式 （1）浮空输入_IN_FLOATING——浮空输入，可以做KEY识别，RX1 （2）带上拉输入_IPU——I0内部上拉电阻输入（3）带下拉输入_IPD——I0内部下拉电阻输入 （4）模拟输入_AIN——应用ADC模拟输入，或者低功耗下省电（5）开漏输出_OUT_OD——I0输出0接GND，IO输出1，悬空，需要外接上拉电阻，才能实现输出高电平。当输出为1时，I0口的状态由上拉电阻拉高电平，但由于是开漏输出模式，这样I0口也就可以由外部电路改变为低电平或不变。 可以读I0输入电平变化，实现C51的I0双向功能 （6）推挽输出_OUT_PP——I0输出0-接GND，IO输出1-接VCC，读输入值是未知的 （7）复用功能的推挽输出AF_PP——片内外设功能（I2C的SCL，SDA） （8）复用功能的开漏输出AF_0D——片内外设功能（TX1，MOSI，MISO.SCK.SS） STM32设置实例： （1）模拟I2C使用开漏输出_OUT_OD，接上拉电阻，能够正确输出0和1；读值时先GPIO_SetBits（GPIOB，CGPIO_Pin_0）；拉高，然后可以读I0的值；使用GPIO_ReadInputDataBit（GPIOB，GPIO_Pin_0）； （2）如果是无上拉电阻，I0默认是高电平；需要读取I0的值，可以使用带上拉输入_IPU和浮空输入_IN_FLOATING和开漏输出_OUT_OD； 总结如下图： | 
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发表于 2019-5-6 11:19
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发表于 2019-5-6 13:37
