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03:【stm32】GPIO

时间:2025/7/12 0:07:14来源:https://blog.csdn.net/qq_51284092/article/details/140902354 浏览次数:0次

GPIO

  • 1、芯片的引脚分布
  • 2、IO复用与重映射
  • 3、片上外设GPIO
    • 3.1、GPIO的寄存器组
    • 3.2、8种工作模式
    • 3.3、最大输出速度
    • 3.4、GPIO的内部结构

1、芯片的引脚分布

   STM32F103C8T6这款芯片一共有48个引脚,他们分为了特殊功能引脚和普通的IO引脚。其中特殊功能的引脚有如下几个:
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如图:被红色框住的就是特殊功能的引脚,包括了3个供电引脚,晶振,复位,下载,启动配置。而被黑色框住的就是普通功能引脚,未被特化,可编程。

  • 其中普通功能引脚一共有35个,我们将他分为3组:分别为PA,PB,PC。其中PA(0~15)一共16个引脚,PB(0~15)一共16个引脚,PC(13~15)一共3个引脚。我们通过编程实现这35个引脚实现输入输出进而实现需要的功能。

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如STM32F103C8T6的最小系统板的引脚图所示,其中被红色框住的就是普通的引脚IO口,用于编程。

2、IO复用与重映射

   如最小系统板的引脚功能图所示。引脚分为通用功能,复用功能,和重映射功能。

  • 通用功能时:引脚就是一个普通的IO口,由芯片CPU直接控制它的输入/输出高电平/低电平。

  • 复用功能时:不同的引脚连接着不同的片上外设,一个引脚可能连接着多个片上外设。例如使用串口通信时(USART1),就要使用PA9和PA10。使用定时器TIM1时,也要使用PA9和PA10。所以,一个引脚可能连接着多个片上外设。
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  • 重映射时:当我们同时要使用USART1和TIM1时,他们都在PA9和PA10引脚上面,所以我们需要将一个片上外设重映射到另外的引脚上面去,例如我们打开PB6和PB7的重映射功能,就是USART1。这样就能同时使用USART1和TIM1了。

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3、片上外设GPIO

3.1、GPIO的寄存器组

   GPIO是控制引脚输入输出的片上外设,有GPIOA,GPIOB,GPIOC等等。芯片CPU和其他的片上外设与GPIO连接之间存在着GPIO寄存器,通过配置这些寄存器来控制IO引脚。

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如图:GPIO寄存器有配置寄存器,一共有16个格子对应一组的16个引脚,每个格子用于配置一个引脚的参数,具体是什么不用了解。

  • 输入寄存器IDR:它也是16个格子,对应的是一组的16个引脚,例如:如果IDR的最低位是0,则代表Px0引脚输入的是低电平。

  • 输出寄存器ODR:它也是16个格子,对应的是一组的16个引脚,例如,给寄存器最低位写入1,则代表Px0引脚的输出高电平。

3.2、8种工作模式

   GPIO一共有8种工作模式,分别为输出推挽,输出开漏,复用推挽,复用开漏。上拉输入,下拉输入,浮空输入,模拟输入。

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  • 输出推挽模式
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    如图:程序写1时:上面的开关闭合,下面的开关打开,上面PMOS导通,输出一个高电平。
       程序写0时:上面的开关打开,下面的开关闭合,上面NMOS导通,输出一个低电平。
    总结:程序写1,输出高电平。程序写0,输出低电平。(程序写入,也就是写入输出寄存器ODR)

  • 输出开漏模式
    -

如图:开漏模式时,上面的PMOS一直都是断开的状态。
当程序写0时:下面的NMOS闭合,输出一个低电平。
当程序写1时:下面的NMOS也断开,引脚输出是一个高阻抗状态。

  • 上拉输入模式
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    当工作在上拉模式时:上拉电阻的开关闭合,下拉电阻开关断开。
    当IO端口输入0时:寄存器IDR读取为0
    当IO端口输入1时:寄存器IDR读取为1
    当IO端口悬空时: 寄存器IDR读取为1
  • 下拉输入模式
    当工作在下拉模式时:上拉电阻的开关断开,下拉电阻开关闭合。
    当IO端口输入0时:寄存器IDR读取为0
    当IO端口输入1时:寄存器IDR读取为1
    当IO端口悬空时: 寄存器IDR读取为0
  • 浮空输入模式
    当工作在浮空模式时:上拉电阻的开关断开,下拉电阻开关断开。
    当IO端口输入0时:寄存器IDR读取为0
    当IO端口输入1时:寄存器IDR读取为1
    当IO端口悬空时: 寄存器IDR读取不确定,容易被外部电磁波干扰
  • 模拟输入模式
    主要作用于片上外设ADC(模数转换)

3.3、最大输出速度

   最大输出速度:IO允许输出电平的最大切换频率。当输出寄存器写1时,引脚不会立马变为高电平,它有个缓冲时间。写0时也是同理。当我们给输出寄存器交替写0和1时,这个交替时间太快,小于缓冲时间时。则引脚就不能够正常的输出电平。所以t(输出电平切换时间)>t(缓冲时间)。
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而stm32的最大输出速度有3个挡位:2MHZ,10MHZ,50MHZ。一般频率最大,输出速度就越快,功耗就越大。
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3.4、GPIO的内部结构

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红色框里面的寄存器是IO输入部分,蓝色框里面的寄存器是IO输出部分

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