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GPIO外设

news 来源：原创 2025/9/18 3:30:08

一、GPIO简介

  • GPIO，general-purpos IO port,通用输入输出引脚，所有的GPIO引脚都有基本的输入输出功能。
    • 最基本的输出功能：STM32控制引脚输出高、低电平，实现开关控制；
    • 最基本的输入功能：检测外部输入电平；
    • STM32芯片的GPIO引脚与外部设备连接起来，可实现与外部通讯、控制以及数据采集的功能；
    • STM32的GPIO被分成很多组（PAx,PBx…），每组有16个引脚；（STM32F103ZET6有GPIOA~GPIOG共7组GPIO，该芯片一共144个引脚，其中GPIO就占了一大部分）

二、GPIO框图剖析在这里插入图片描述

1.保护二极管、上下拉电阻

  • 保护二极管
    在这里插入图片描述

    • 在引脚处有两个保护二极管，防止引脚外部过高或过低的电压输入。尽管有这样的保护，并不意味着STM32的引脚能直接外界大功率驱动器件，强制驱动要么电机不转，要么导致芯片烧毁，必须要加大功率及隔离电路驱动。
      • 引脚电压高于VDD 时，上方二极管导通；
      • 引脚电压低于VSS时，下方二极管导通；

  • GPIO引脚线经过两个保护二极管后，向上流向“输入模式”结构，向下流向“输出模式”结构；

  • 上下拉电阻
    在这里插入图片描述

    • 上拉电阻的作用
      • 确定默认电平（高电平），提高抗干扰能力；
      • 增强驱动能力；
    • 下拉电阻的作用
    • 确定默认电平（低电平），提高抗干扰能力；

2. P-MOS管和N-MOS管

在这里插入图片描述

  • P-MOS和N-MOS管组成的单元电路，使GPIO具有“推挽输出”和“开漏输出”两种模式
    • 推挽输出。
      • 该结构中输入高电平时—>经过反向—>上方P-MOS导通，下方N-MOS关闭，对外输出高电平；
      • 该结构中输入低电平时—>经过反向—>上方P-MOS关闭，下方P-MOS导通，对玩输出低电平；
      • 当引脚高低电平切换时，两个管子轮流导通，P管负责灌电流，N管负责拉电流，使其负载能力和开关速度都比普通的方式有很大的提高。推挽输出的低电平为0V，高电平为3.3V；

使用库函数点亮LED灯

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