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GPIO输出的八种模式
STM32的GPIO工作方式
GPIO支持4种输入模式#xff1a;
GPIO支持4种输出模式#xff1a;
浮空输入模式
上拉输入模式
下拉输入模式
模拟输入模式#xff1a;
开漏输出模式#xff1a;#xff08;PMOS无效#xff0c;就…目录 简介
GPIO输出的八种模式
STM32的GPIO工作方式
GPIO支持4种输入模式
GPIO支持4种输出模式
浮空输入模式
上拉输入模式
下拉输入模式
模拟输入模式
开漏输出模式PMOS无效就是开漏输出
开漏复用输出模式 P-MOS和N-MOS都有效
推挽输出模式
推挽复用输出模式
根据八种模式在keil5上配置好相应的代码
GPIO的相关寄存器
1.GPIO的输出 1.1LED闪烁
1.2LED流水灯
1.3蜂鸣器 简介
下面都是理论知识可以稍微看一看 GPIO的基本结构 GPIO位结构 电路图说明
保护二极管IO 引脚上下两边两个二极管用于防止引脚外部过高、过低的电压输入。当引脚电压高于 VDD 时上方的二极管导通当引脚电压低于VSS时下方的二极管导通防止不正常电压引入芯片导致芯片烧毁。但是尽管如此还是不能直接外接大功率器件须加大功率及隔离电路驱动防止烧坏芯片或者外接器件无法正常工作。
P-MOS管和N-MOS管由P-MOS管和N-MOS管组成的单元电路使得GPIO具有“推挽输出”和“开漏输出”的模式。这里的电路会在下面很详细地分析到。
TTL肖特基触发器信号经过触发器后模拟信号转化为0和1的数字信号。但是当GPIO引脚作为ADC采集电压的输入通道时用其“模拟输入”功能此时信号不再经过触发器进行TTL电平转换。ADC外设要采集到的原始的模拟信号。
下面介绍一下我们需要的LED,蜂鸣器 GPIO输出的八种模式 GPIO的模式 STM32的GPIO工作方式
GPIO支持4种输入模式 浮空输入(GPIO_Mode_IN_FLOATING) 上拉输入(GPIO_Mode_IPU) 下拉输入(GPIO_Mode_IPD) 模拟输入(GPIO_Mode_AIN)
GPIO支持4种输出模式 开漏输出(GPIO_Mode_Out_OD) 开漏复用输出(GPIO_Mode_AF_OD) 推挽输出(GPIO_Mode_Out_PP) 推挽复用输出(GPIO_Mode_AF_PP)
同时GPIO 还支持三种最大翻转速度2MHz、10MHz、50MHz。每个I/O口可以自由编程但 I/O 口寄存器必须按32位字访问。
需要注意在查看《STM32中文参考手册V10》中的GPIO的表格时会看到有“FT”一列这代表着这个GPIO口是兼容3.3V和5V的如果没有标注“FT”就代表着不兼容5V。
浮空输入模式 浮空输入模式下I/O端口的电平信号直接进入输入数据寄存器。也就是说I/O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在无信号输入的情况下读取该端口的电平是不确定的。
上拉输入模式 上拉输入模式下I/O 端口的电平信号直接进入输入数据寄存器。但是在 I/O 端口悬空在无信号输入的情况下输入端的电平可以保持在高电平并且在 I/O 端口输入为低电平的时候输入端的电平也还是低电平。
下拉输入模式
下拉输入模式下I/O 端口的电平信号直接进入输入数据寄存器。但是在 I/O 端口悬空在无信号输入的情况下输入端的电平可以保持在低电平并且在 I/O 端口输入为高电平的时候输入端的电平也还是高电平。
模拟输入模式 模拟输入可以说是ADC模数转换器的专属配置。 模拟输入模式下I/O 端口的模拟信号电压信号而非电平信号直接模拟输入到片上外设模块比如 ADC 模块等等。
开漏输出模式PMOS无效就是开漏输出
开漏输出模式下通过设置位设置/清除寄存器或者输出数据寄存器的值途经 N-MOS 管最终输出到I/O端口。这里要注意 N-MOS 管当设置输出的值为高电平的时候N-MOS 管处于关闭状态此时I/O端口的电平就不会由输出的高低电平决定而是由 I/O 端口外部的上拉或者下拉决定当设置输出的值为低电平的时候N-MOS 管处于开启状态此时 I/O 端口的电平就是低电平。同时I/O 端口的电平也可以通过输入电路进行读取注意I/O 端口的电平不一定是输出的电平。 开漏复用输出模式 P-MOS和N-MOS都有效
开漏复用输出模式与开漏输出模式很是类似。只是输出的高低电平的来源不是让CPU直接写输出数据寄存器取而代之利用片上外设模块的复用功能输出来决定的。 推挽输出模式
推挽输出模式下通过设置位设置/清除寄存器或者输出数据寄存器的值途经 P-MOS 管和 N-MOS 管最终输出到 I/O 端口。这里要注意 P-MOS 管和 N-MOS管当设置输出的值为高电平的时候P-MOS管处于开启状态N-MOS管处于关闭状态此时I/O端口的电平就由P-MOS管决定高电平当设置输出的值为低电平的时候P-MOS管处于关闭状态N-MOS管处于开启状态此时I/O端口的电平就由N-MOS管决定低电平。同时I/O端口的电平也可以通过输入电路进行读取注意此时I/O端口的电平一定是输出的电平。 推挽复用输出模式
推挽复用输出模式与推挽输出模式很是类似。只是输出的高低电平的来源不是让CPU 直接写输出数据寄存器取而代之利用片上外设模块的复用功能输出来决定的。 根据八种模式在keil5上配置好相应的代码
现在的很多单片机在GPIO配置的时候除了配置输入输出类型、速度以外还需要配置一下模式即GPIO_Mode。以STM32为例有输入浮空、输入上拉、输入下拉、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。 下面我们举一种例子来讲一下如何配置
也为我们点亮LED灯做准备。
第一步选择时钟寄存器 RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//配置寄存器的时钟使能//自己可以在keil5上跳转到他的函数定义看看他要什么参数我这里使用的是GPIOA你也可以用//其他的第一个参数变成RCC_APB2Periph_GPIOB,就是使用B寄存器
上面配置好了就可以为寄存器输入时钟当然时钟也有很多个我这里选择的是RCC这个
第二步
建立一个数组为啥要建立数组呢要配置输入输出类型、速度还有上面一直介绍的八种模式。
存放不同类型的变量C语言是用数组存放的。 GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义一个结构体结构体有下面三个参数
第三部设定好我们要的输出类型吗速度模式。
下面就是八种模式存放在函数的以枚举类型赋给了相应的值这样我们就不需要直接给相应的寄存器复制直接调用这个函数即可对应的英文如下 浮空输入(GPIO_Mode_IN_FLOATING) 上拉输入(GPIO_Mode_IPU) 下拉输入(GPIO_Mode_IPD) 模拟输入(GPIO_Mode_AIN) 开漏输出(GPIO_Mode_Out_OD) 开漏复用输出(GPIO_Mode_AF_OD) 推挽输出(GPIO_Mode_Out_PP) 推挽复用输出(GPIO_Mode_AF_PP) GPIO_InitStructure.GPIO_ModeGPIO_Mode_Out_PP;
//选择什么模式上述八种模式的一种GPIO_InitStructure.GPIO_PinGPIO_Pin_0;
//我用A0这个I/O口GPIO_InitStructure.GPIO_SpeedGPIO_Speed_50MHz;
//速度选择50Mhz
GPIO_Init(GPIOA,GPIO_InitStructure);//初始化 OK这样的话我们就已经选择了GPIO的模式速度和哪一个引脚。已经拥有了I/O口的使用权。上面这些需要的参数都是可以跳转到函数定义去看看它需要啥的直接复制粘贴即可
最后就是操作寄存器给0或1就可以输出和读入了当然我们还是直接操作相应的函数给他1和0.
GPIO的相关寄存器
下面GPIO配置寄存器每一个端口的模式由四位进行配置。16个端口需要64位基本很少直接配置寄存器库函数已经配置好了我们直接了解库函数的使用直接调用即可
所以配置寄存器有两个一个是端口配置低寄存器一个是端口配置高寄存器。 端口数据寄存器
低16位对应16个引脚高16位没有使用。 端口输出寄存器 低16位是进行设置的高16位是进行清除的。 与上面寄存器高16位是一样的功能。为了方便操作设置的如果你想单一的进行位设置或者清除。多个端口同时进行设置和位清除使用8.2.5寄存器就OK了这样可以保证位设置和位清除的同步性 可以对端口的配置进行锁定防止意外更改 下面是八种模式函数已经把我们定义好了。我们依次讲一下。 1.GPIO的输出 1.1LED闪烁 如图所示连接面包板。我使用的是A0这个GPIO,可能图看不太清楚。
代码如下基于库函数的工程已经建好的情况下
这里主要使用main.c函数
main.c
当然置1还是置0的函数也有很多个
下面四个具体参数可以转到相应的函数定义去看看它具体要啥。 #include stm32f10x.h //32的头文件
#include Delay.h //延时的文件int main()
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//配置寄存器的时钟使能//自己可以在keil5上跳转到他的函数定义看看他要什么参数我这里使用的是GPIOA你也可以用//其他的第一个参数变成RCC_APB2Periph_GPIOB,就是使用B寄存器GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义一个结构体结构体有下面三个参数GPIO_InitStructure.GPIO_ModeGPIO_Mode_Out_PP;//选择什么模式上述八种模式的一种GPIO_InitStructure.GPIO_PinGPIO_Pin_0;GPIO_InitStructure.GPIO_SpeedGPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,GPIO_InitStructure);// GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//选择A0这个I/O口置1操作 // GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//选择A0这个I/O口置0操作while(1){GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//选择A0这个I/O口置0操作Delay_ms(100); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//选择A0这个I/O口置1操作 Delay_ms(100);}
}
Delay函数可以自己找一个江科大就有在工程里面建一个文件夹放在工程里面。最后拿进来就OK了当然还要很多注意操作事项我就不展示了。
怎么点亮看自己连接的引脚图。0点亮还是1点亮具体由自己决定。
我上面连接的电路图是二极管长接正短接A0口所以只有A0口接0就会亮。所以我是0点亮。当然看你的模式是啥推挽输出的话二极管长接A0口短接负极好像也是可以点亮的跟它的工作方式有关自己可以试试。但是开漏输出不行说明开漏输出没有高电平驱动能力的
1.2LED流水灯
有了上面LED闪烁的例子其实LED流水灯也很容易。
只不过我们多要操作7个I/O口初始化部分麻烦了点。
GPIO_InitStructure.GPIO_PinGPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3|GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_5|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7;对引脚的初始化可以这样为什么呢
我们右击下图所示转到定义。 通过这幅图可以看到pin0对应的数据是0x01,pin1为0x02........
转为16进制是不是 0000 0000 0000 0001pin0 0000 0000 0000 0010 (pin1)........
按位或就是 0000 0000 0000 0011 这样就把两个端口全部选上了。
当然最下面还有个GPIO_pin_All,就是把所有引脚全部选上了。
其实时钟控制的那一项也是可以通过按位或的操作来进行多个选择的同理右键 GPIO_SetBits的参数也是可以设置多个引脚的。
OK有了上述知识我就点亮四个灯来实现流水灯插入哪一个引脚看自己的选择我选择
A0,1,2,3.这四个引脚。代码如下
#include stm32f10x.h //32的头文件
#include Delay.h //延时的文件int main()
{RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA,ENABLE);//配置寄存器的时钟使能//自己可以在keil5上跳转到他的函数定义看看他要什么参数我这里使用的是GPIOA你也可以用//其他的第一个参数变成RCC_APB2Periph_GPIOB,就是使用B寄存器GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //定义一个结构体结构体有下面三个参数GPIO_InitStructure.GPIO_ModeGPIO_Mode_Out_PP;//选择什么模式上述八种模式的一种GPIO_InitStructure.GPIO_PinGPIO_Pin_0|GPIO_Pin_1|GPIO_Pin_2|GPIO_Pin_3;GPIO_InitStructure.GPIO_SpeedGPIO_Speed_50MHz;GPIO_Init(GPIOA,GPIO_InitStructure);// GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//选择A0这个I/O口置1操作 // GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//选择A0这个I/O口置0操作while(1){GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//选择A0这个I/O口置0操作Delay_ms(500); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_0);//选择A0这个I/O口置1操作 Delay_ms(500);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);Delay_ms(500); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_1);//选择A0这个I/O口置1操作 Delay_ms(500);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);//选择A0这个I/O口置0操作Delay_ms(500); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_2);//选择A0这个I/O口置1操作 Delay_ms(500);GPIO_ResetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3);//选择A0这个I/O口置0操作Delay_ms(500); GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_3);//选择A0这个I/O口置1操作 Delay_ms(500);}
}
当然也可以使用 GPIO_Write函数。
GPIO_Write(GPIOA,~0x0001);//0000 0000 0000 0001
Delay_ms(100);
GPIO_Write(GPIOA,~0x0002);//0000 0000 0000 0010
Delay_ms(100);
GPIO_Write(GPIOA,~0x0004);//0000 0000 0000 0100
Delay_ms(100);
GPIO_Write(GPIOA,~0x0008);//0000 0000 0000 1000
Delay_ms(100);
1.3蜂鸣器
这一部分留给自己操作吧应该也是很简单的跟上面的代码差不多。 .
