GPIO的结构和功能

1.STM32提供通用的输入输出引脚（GPIO）

• 输出高低电平控制外设

• 输入0、1检测外设状态

2.可配置为复用的输入输出引脚（AFIO）

• 大多数GPIO都有默认的复用功能： 可作为片上外设（如串口、ADC等）的I/O引脚

• 部分GPIO还有重映射功能： 把原来是A引脚的默认复用功能，映射到B引脚使用

通用I/O端口GPIO

STM32F10x微控制器有7组通用I/O端口

• 用GPIOx（x是A、B、C、D、E、F、G）表示 即GPIOA、GPIOB、 ……GPIOG

• 每组端口有16个引脚 分别用Px0、Px1、 ……Px15（x是A～G）表示

每个引脚可以由软件分别配置成多种模式：

• 浮空输入/上拉输入/下拉输入/模拟输入；

• 开漏输出/推挽式输出；

• 推挽式复用功能/开漏复用功能

GPIO工作方式

输入模式

浮空输入模式

输出缓冲器被禁止，施密特触发输入被激活，不接上拉和下拉电阻，出现在I/O脚上的数据在每个APB2时 钟被采样到输入数据寄存器

上拉输入模式

输出缓冲器被禁止，施密特触发输入被激活，上拉电 阻接通，不接下拉电阻，当I/O引脚无输入信号时， 读取到的数据为1，即高电平

下拉输入模式

输出缓冲器被禁止，施密特触发输入被激活，上拉电 阻不接，下拉电阻接通，当I/O引脚无输入信号时， 读取到的数据为0，即低电平

模拟输入模式

输出缓冲器被禁止，禁止施密特触发输入，实现了每个模拟I/O 引脚上的零消耗。施密特触发输出值被强置为’0’ ；上拉和下拉 电阻被禁止； I/O引脚的信号交由片上外设（比如ADC）处理。

输出模式

推挽输出

输出缓冲器被激活，施密特触发输入被激活，上拉电阻和下拉 电阻被禁止，若通过输出数据寄存器输出1，则P-mos管导通， N-MOS管截止，I/O脚得到高电平；输出0，则相反

复用推挽输出

开漏输出

输出缓冲器被激活，施密特触发输入被激活，上拉电阻和下拉 电阻被禁止，输出寄存器上的’0’激活N-MOS，端口得到低电平； 而输出寄存器上的’1’将端口置于高阻状态(P-MOS从不被激活)。

复用开漏输出

输出对比

• 推挽输出： 可以输出高低电平，连接数字器件，两个MOS管轮流导通，使其负载能力 和开关速度都比普通方式有很大提高

• 开漏输出： 只可以输出低电平，高电平得靠外部电阻拉高。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)。

• 非复用输出方式其输出值由cpu执行指令控制，复用 输出方式其输出值来自片上外设

输出引脚的速度：2Mhz / 5Mhz / 50Mhz

• “速度”指输出驱动电路的响应速度，并不是输出信号的速度。芯片内部在 I/O口的输出部分安排了多个响应速度不同的输出驱动电路，用户可以根据 自己的需要选择合适的驱动电路，通过选择速度来选择不同的输出驱动模 块，达到最佳的噪声控制和降低功耗的目的。

• GPIO的引脚速度应与应用相匹配，如果输出信号的频率超过了驱动电路的 响应速度，就有可能信号失真。（比如：信号频率为10MHz，而你配置了 2MHz的带宽，则10MHz的方波很可能就变成了正弦波），另一方面，速度 配置越高，噪声越大，功耗越大。

• 常用的选择：

① USART串口，若最大波特率只需115.2k，那用2M的速度就够了，既省 电也噪声小。

② I2C接口，若使用400k波特率，若想把余量留大些，可以选用10M的 GPIO引脚速度。

③ SPI接口，若使用18M或9M波特率，需要选用50M

• 当GPIO的I/O引脚配置为输入模式时，不需要配置输出速度。