GPIO 口的输入，输出模式及其说明

你的名字 2022-05-14 08:57 288阅读 0赞

### **GPIO端口各种模式的区别**   （1）GPIO\_Mode\_AIN 模拟输入   （2）GPIO\_Mode\_IN\_FLOATING 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 ###

1.1 I/O口的输出模式下，有3种输出速度可选(2MHz、10MHz和50MHz)，这个速度是指I/O口驱动电路的响应速度而不是输出信号的速度，输出信号的速度与程序有关（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。高频的驱动电路，噪声也高，当不需要高的输出频率时，请选用低频驱动电路，这样非常有利于提高系统的EMI性能。当然如果要输出较高频率的信号，但却选用了较低频率的驱动模块，很可能会得到失真的输出信号。

关键是GPIO的引脚速度跟应用匹配（推荐10倍以上？）。  
比如：  
1.1.1 对于串口，假如最大波特率只需115.2k，那么用2M的GPIO的引脚速度就够了，既省电也噪声小。  
1.1.2 对于I2C接口，假如使用400k波特率，若想把余量留大些，那么用2M的GPIO的引脚速度或许不够，这时可以选用10M的GPIO引脚速度。  
1.1.3 对于SPI接口，假如使用18M或9M波特率，用10M的GPIO的引脚速度显然不够了，需要选用50M的GPIO的引脚速度。

# ***输入模式介绍：*** #

**GPIO口基本结构**

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第一：浮空输入模式；在这张图上，阴影的部分处于不工作状态，尤其是下半部分的输出电路，实际上是与端口处于隔离状态。

黄色的高亮部分显示了数据传输通道，外部的电平信号通过左边编号1的I/O端口进入STM32，经过编号2的施密特触发器的整形送入编号3的“输入数据寄存器”，在“输入数据寄存器”的另一端(编号4)，CPU可以随时读出I/O端口的电平状态。

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第二：输入上拉模式；与前面的浮空输入模式相比，仅仅是在数据通道上部，接入了一个上拉电阻，根据STM32的数据手册，这个上拉电阻阻值介于30K~50K欧姆。同样，CPU可以随时在“输入数据寄存器”的另一端，读出I/O端口的电平状态。

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第三：输入下拉模式；数据通道的下部，接入了一个下拉电阻，根据STM32的数据手册，这个下拉电阻阻值也是介于30K~50K欧姆。

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第四：模拟输入模式；信号从左边编号1的端口进入，从右边编号2的一端直接进入ADC模块。这里我们看到所有的上拉、下拉电阻和施密特触发器，均处于断开状态，因此“输入数据寄存器”将不能反映端口上的电平状态，也就是说，模拟输入配置下，CPU不能在“输入数据寄存器”上读到有效的数据。

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# ***输出模式介绍：*** #

第一：开漏输出模式；当CPU在左边的编号1端通过位设置/清除寄存器，或输出数据寄存器写入数据后，该数据位将通过编号2的输出控制电路传送到编号4的I/O端口，如果CPU写入的是逻辑“1”，则编号3的N-MOS管将处于关闭状态，此时I/O端口的电平将由外部的上拉电阻决定，如果CPU写入的是逻辑“0”，则编号3的N-MOS管将处于开启状态，此时I/O端口的电平被编号3的N-MOS管拉到了VSS的零电位。

在图的上半部，施密特触发器处于开启状态，这意味着CPU可以在“输入数据寄存器”的另一端，随时监控I/O端口的状态；通过这个特性，还实现了虚拟的I/O端口双向通信：只要CPU输出逻辑“1”，由于编号3的N-MOS管处于关闭状态，I/O端口的电平将完全由外部电路决定，因此，CPU可以在“输入数据寄存器”读到外部电路的信号，而不是它自己输出的逻辑“1”。

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第二：开漏复用输出模式；与开漏输出模式的配置基本相同，不同的是编号2的输出控制电路的输入，与复用功能的输出端相连，此时输出数据寄存器被从输出通道断开了。同样，CPU可以从“输入数据寄存器”读到外部电路的信号。

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第三：推免输出模式；在开漏输出模式的基础上，推挽输出模式仅仅是在编号2的输出控制电路之后，增加了一个P-MOS管。

当输出逻辑“1”时，编号3处的P-MOS管导通，而下方的N-MOS管截止，达到输出高电平的目的。

当输出逻辑“0”时，编号3处的P-MOS管截止，而下方的N-MOS管导通，达到输出低电平的目的。

在这个模式下，CPU仍然可以从“输入数据寄存器”读到外部电路的信号。

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第四：

推挽复用输出模式，同样的道理，编号2的输出控制电路的输入，与复用功能的输出端相连，此时输出数据寄存器被从输出通道断开了。

其它部分与前述模式一致，包括对“输入数据寄存器”的读取。

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# ***综述：*** #

STM32的GPIO口的几种输入输出模式的区别和适用场合  
输出模式只有4种哦，另外4种是输入模式，这个问题很常见：  
下面是引用文字：  
（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——IO内部上拉电阻输入  
（3）带下拉输入\_IPD—— IO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 ——IO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，IO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IO口也就可以由外部电路改变为低电平或不变。可以读IO输入电平变化，实现C51的IO双向功能  
（6）推挽输出\_OUT\_PP ——IO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\_OD——片内外设功能（TX1,MOSI,MISO.SCK.SS）  
通俗的说，输出模式就2种，开漏和推挽，我通俗的说下这两种方式  
推挽：当IO口输出高电平时，相当于供电电源上（一般为3.3V）通过三极管或MOS管接到了IO口上；同理，当IO口输出低电平时，相当于IO口通过三极管或MOS管接到了GND上面。  
开漏，就是当IO口输出低电平时，相当于IO口通过三极管或MOS管接到了GND上面；当IO口输出高电平时，此引脚内部悬空。

*配置管脚功能时也需要注意：*

1）作为普通 GPIO 输入：根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入，同时不要使能  
　　该引脚对应的所有复用功能模块。  
2）作为普通 GPIO 输出：根据需要配置该引脚为推挽输出或开漏输出，同时不要使能该引脚对应的所有复  
　　用功能模块。  
3）作为普通模拟输入：配置该引脚为模拟输入模式，同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。  
4）作为内置外设的输入：根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入，同时使能该引  
　　脚对应的某个复用功能模块。  
5）作为内置外设的输出：根据需要配置该引脚为复用推挽输出或复用开漏输出，同时使能该引脚对应的所有复用功能模块。

参考：

https://jingyan.baidu.com/article/3065b3b698a6aabecff8a4cd.html

https://jingyan.baidu.com/article/5d6edee2f873f899eadeecff.html

https://zhidao.baidu.com/question/692510938815084444.html

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