资源描述
操作步骤：1. 使能GPIO对应的外设时钟例如：/使能GPIOA、GPIOB、GPIOC对应的外设时钟RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB| RCC_APB2Periph_GPIOC , ENABLE);2. 声明一个GPIO_InitStructure结构体例如：GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;3. 选择待设置的GPIO管脚例如：/* 选择待设置的GPIO第7、8、9管脚位 ，中间加“|”符号 */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9;4. 设置选中GPIO管脚的速率例如：/* 设置选中GPIO管脚的速率为最高速率2MHz */GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;/最高速率2MHz5. 设置选中GPIO管脚的模式例如：/* 设置选中GPIO管脚的模式为开漏输出模式*/GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;/开漏输出模式6. 根据GPIO_InitStructure中指定的参数初始化外设GPIOX例如：/* 根据GPIO_InitStructure中指定的参数初始化外设GPIOC */GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);7.其他应用例： 将端口GPIOA的第10、15脚置1（高电平）GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_15);例：将端口GPIOA的第10、15脚置0（低电平）GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_15);GPIO寄存器：寄存器描述CRL端口配置低寄存器 CRH 端口配置高寄存器 IDR 端口输入数据寄存器 ODR 端口输出数据寄存器 BSRR 端口位设置/复位寄存器 BRR 端口位复位寄存器LCKR 端口配置锁定寄存器 EVCR 事件控制寄存器 MAPR 复用重映射和调试I/O配置寄存器 EXTICR 外部中断线路0-15配置寄存器 GPIO库函数： 函数名 描述 GPIO_DeInit 将外设GPIOx寄存器重设为缺省值 GPIO_AFIODeInit 将复用功能（重映射事件控制和EXTI设置）重设为缺省值 GPIO_Init 根据GPIO_InitStruct中指定的参数初始化外设GPIOx寄存器 GPIO_StructInit 把GPIO_InitStruct中的每一个参数按缺省值填入 GPIO_ReadInputDataBit 读取指定端口管脚的输入 GPIO_ReadInputData 读取指定的GPIO端口输入 GPIO_ReadOutputDataBit 读取指定端口管脚的输出 GPIO_ReadOutputData 读取指定的GPIO端口输出 GPIO_SetBits 设置指定的数据端口位 GPIO_ResetBits 清除指定的数据端口位 GPIO_WriteBit 设置或者清除指定的数据端口位 GPIO_Write 向指定GPIO数据端口写入数据 GPIO_PinLockConfig 锁定GPIO管脚设置寄存器 GPIO_EventOutputConfig 选择GPIO管脚用作事件输出 GPIO_EventOutputCmd 使能或者失能事件输出 GPIO_PinRemapConfig 改变指定管脚的映射 GPIO_EXTILineConfig 选择GPIO管脚用作外部中断线路 库函数：函数GPIO_DeInit功能描述：将外设GPIOx寄存器重设为缺省值例：GPIO_DeInit(GPIOA);函数GPIO_AFIODeInit功能描述：将复用功能（重映射事件控制和EXTI设置）重设为缺省值例：GPIO_AFIODeInit();函数GPIO_Init功能描述：根据GPIO_InitStruct中指定的参数初始化外设GPIOx寄存器例：GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_All; GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_10MHz; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);GPIO_InitTypeDef structure GPIO_InitTypeDef定义于文件“stm32f10x_gpio.h”： typedef struct u16 GPIO_Pin; GPIOSpeed_TypeDef GPIO_Speed; GPIOMode_TypeDef GPIO_Mode; GPIO_InitTypeDef; GPIO_Pin 该参数选择待设置的GPIO管脚，使用操作符“|”可以一次选中多个管脚。可以使用下表中的任意组合。GPIO_Pin_None：无管脚被选中 GPIO_Pin_x：选中管脚x（0-15）GPIO_Pin_All：选中全部管脚GPIO_Speed GPIO_Speed：用以设置选中管脚的速率。GPIO_Speed_10MHz：最高输出速率10MHz GPIO_Speed_2MHz：最高输出速率2MHz GPIO_Speed_50MHz：最高输出速率50MHz GPIO_Mode GPIO_Mode：用以设置选中管脚的工作状态。GPIO_Mode_AIN：模拟输入 GPIO_Mode_IN_FLOATING：浮空输入 GPIO_Mode_IPD：下拉输入 GPIO_Mode_IPU：上拉输入 GPIO_Mode_Out_OD：开漏输出 GPIO_Mode_Out_PP：推挽输出 GPIO_Mode_AF_OD：复用开漏输出 GPIO_Mode_AF_PP：复用推挽输出函数GPIO_StructInit功能描述：把GPIO_InitStruct中的每一个参数按缺省值填入例：GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStruct：GPIO_Pin：GPIO_Pin_All GPIO_Speed：GPIO_Speed_2MHz GPIO_Mode：GPIO_Mode_IN_FLOATING函数GPIO_ReadInputDataBit功能描述：读取指定端口管脚的输入例：u8 ReadValue; ReadValue = GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_7);函数GPIO_ReadInputData功能描述：读取指定的GPIO端口输入例：u16 ReadValue; ReadValue = GPIO_ReadInputData(GPIOC);函数GPIO_ReadOutputDataBit功能描述：读取指定端口管脚的输出例：u8 ReadValue; ReadValue = GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOB, GPIO_Pin_7);函数GPIO_ReadOutputData功能描述：读取指定的GPIO端口输出例：u16 ReadValue; ReadValue = GPIO_ReadOutputData(GPIOC);函数GPIO_SetBits功能描述：置位指定的数据端口位例： 将端口GPIOA的第10、15脚置1（高电平）GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_15);函数GPIO_ResetBits功能描述：清除指定的数据端口位例：将端口GPIOA的第10、15脚置0（低电平）GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_15);函数GPIO_WriteBit功能描述：设置或者清除指定的数据端口位例： GPIO_WriteBit(GPIOA, GPIO_Pin_15, Bit_SET);函数GPIO_Write功能描述：向指定GPIO数据端口写入数据例：GPIO_Write(GPIOA, 0x1101);函数GPIO_PinLockConfig功能描述：锁定GPIO管脚设置寄存器例：GPIO_PinLockConfig(GPIOA, GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1);函数GPIO_EventOutputConfig功能描述：选择GPIO管脚用作事件输出例：GPIO_EventOutputConfig(GPIO_PortSourceGPIOE, GPIO_PinSource5);GPIO_PortSourceGPIO_PortSource用以选择用作事件输出的GPIO端口。函数GPIO_EventOutputCmd功能描述：使能或者失能事件输出例：GPIO_EventOutputConfig(GPIO_PortSourceGPIOC,GPIO_PinSource6);GPIO_EventOutputCmd(ENABLE);函数GPIO_PinRemapConfig功能描述：改变指定管脚的映射例：GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_I2C1, ENABLE); 一GPIO概述1、共有8种模式，可以通过编程选择： 1.浮空输入 2.带上拉输入 3.带下拉输入 4.模拟输入 5.开漏输出(此模式可实现hotpower说的真双向IO) 6.推挽输出 7.复用功能的推挽输出 8.复用功能的开漏输出 模式7和模式8需根据具体的复用功能决定。 2、专门的寄存器(GPIOx_BSRR和GPIOx_BRR)实现对GPIO口的原子操作，即回避了设置或清除I/O端口时的“读-修改-写”操作，使得设置或清除I/O端口的操作不会被中断处理打断而造成误动作。 3、每个GPIO口都可以作为外部中断的输入，便于系统灵活设计。 4、I/O口的输出模式下，有3种输出速度可选(2MHz、10MHz和50MHz)，这有利于噪声控制。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。 4.1各种借口的措施： 4.1.1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。 4.1.2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。 4.1.3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。 4.2 GPIO口设为输入时，输出驱动电路与端口是断开，所以输出速度配置无意义。 4.3 在复位期间和刚复位后，复用功能未开启，I/O端口被配置成浮空输入模式。 4.4 所有端口都有外部中断能力。为了使用外部中断线，端口必须配置成输入模式。 4.5 GPIO口的配置具有上锁功能，当配置好GPIO口后，可以通过程序锁住配置组合，直到下次芯片复位才能解锁。 5、所有I/O口兼容CMOS和TTL，多数I/O口兼容5V电平。 6、大电流驱动能力：GPIO口在高低电平分别为0.4V和VDD-0.4V时，可以提供或吸收8mA电流；如果把输入输出电平分别放宽到1.3V和VDD-1.3V时，可以提供或吸收20mA电流。 7、具有独立的唤醒I/O口。 8.很多I/O口的复用功能可以重新映射。 9.GPIO口的配置具有上锁功能，当配置好GPIO口后，可以通过程序锁住配置组合，直到下次芯片复位才能解锁。此功能非常有利于在程序跑飞的情况下保护系统中其他的设备，不会因为某些I/O口的配置被改变而损坏如一个输入口变成输出口并输出电流。二推挽结构 一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止.要实现线与需要用OC(opencollector)门电路.如果输出级的有两个三极管，始终处于一个导通、一个截止的状态，也就是两个三级管推挽相连，这样的电路结构称为推拉式电路或图腾柱（Totem-pole）输出电路（可惜，图无法贴上）。当输出低电平时，也就是下级负载门输入低电平时，输出端的电流将是下级门灌入T4；当输出高电平时，也就是下级负载门输入高电平时，输出端的电流将是下级门从本级电源经T3、D1拉出。这样一来，输出高低电平时，T3一路和T4一路将交替工作，从而减低了功耗，提高了每个管的承受能力。又由于不论走哪一路，管子导通电阻都很小，使RC常数很小，转变速度很快。因此，推拉式输出级既提高电路的负载能力，又提高开关速度。供你参考。 推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小效率高。 输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流三开漏电路在电路设计时我们常常遇到开漏（opendrain）和开集（opencollector）的概念。所谓开漏电路概念中提到的“漏”就是指MOSFET的漏极。同理，开集电路中的“集”就是指三极管的集电极。开漏电路就是指以MOSFET的漏极为输出的电路。一般的用法是会在漏极外部的电路添加上拉电阻。完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻组成。 组成开漏形式的电路有以下几个特点： 1.利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经Rpull-up，MOSFET到GND。IC内部仅需很下的栅极驱动电流。如图1。 2.可以将多个开漏输出的Pin，连接到一条线上。形成“与逻辑”关系。如图1，当PIN_A、PIN_B、PIN_C任意一个变低后，开漏线上的逻辑就为0了。这也是I2C，SMBus等总线判断总线占用状态的原理。 3.可以利用改变上拉电源的电压，改变传输电平。如图2,IC的逻辑电平由电源Vcc1决定，而输出高电平则由Vcc2决定。这样我们就可以用低电平逻辑控制输出高电平逻辑了。 4.开漏Pin不连接外部的上拉电阻，则只能输出低电平(因此对于经典的51单片机的P0口而言，要想做输入输出功能必须加外部上拉电阻，否则无法输出高电平逻辑)。 5.标准的开漏脚一般只有输出的能力。添加其它的判断电路，才能具备双向输入、输出的能力。 应用中需注意： 1.开漏和开集的原理类似，在许多应用中我们利用开集电路代替开漏电路。例如，某输入Pin要求由开漏电路驱动。则我们常见的驱动方式是利用一个三极管组成开集电路来驱动它，即方便又节省成本。如图3。 2.上拉电阻Rpull-up的阻值决定了逻辑电平转换的沿的速度。阻值越大，速度越低功耗越小。反之亦然。 Push-Pull输出就是一般所说的推挽输出，在CMOS电路里面应该较CMOS输出更合适，应为在CMOS里面的pushpull输出能力不可能做得双极那么大。输出能力看IC内部输出极N管P管的面积。和开漏输出相比，pushpull的高低电平由IC的电源低定，不能简单的做逻辑操作等。pushpull是现在CMOS电路里面用得最多的输出级设计方式。 at91rm9200GPIO模拟I2C接口时注意！ 四.OC、OD 集电极开路门(集电极开路OC或源极开路OD) open-drain是漏极开路输出的意思，相当于集电极开路(open-collector)输出，即ttl中的集电极开路（oc）输出。一般用于线或、线与，也有的用于电流驱动。 open-drain是对mos管而言，open-collector是对双极型管而言，在用法上没啥区别。 开漏形式的电路有以下几个特点： 1.利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。或驱动比芯片电源电压高的负载. 2.可以将多个开漏输出的Pin，连接到一条线上。通过一只上拉电阻，在不增加任何器件的情况下，形成“与逻辑”关系。这也是I2C，SMBus等总线判断总线占用状态的原理。如果作为图腾输出必须接上拉电阻。接容性负载时，下降延是芯片内的晶体管，是有源驱动，速度较快；上升延是无源的外接电阻，速度慢。如果要求速度高电阻选择要小，功耗会大。所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。 3.可以利用改变上拉电源的电压，改变传输电平。例如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。 4.开漏Pin不连接外部的上拉电阻，则只能输出低电平。一般来说，开漏是用来连接不同电平的器件，匹配电平用的。 5.正常的CMOS输出级是上、下两个管子，把上面的管子去掉就是OPEN-DRAIN了。这种输出的主要目的有两个：电平转换和线与。 6.由于漏级开路，所以后级电路必须接一上拉电阻，上拉电阻的电源电压就可以决定输出电平。这样你就可以进行任意电平的转换了。 7.线与功能主要用于有多个电路对同一信号进行拉低操作的场合，如果本电路不想拉低，就输出高电平，因为OPEN-DRAIN上面的管子被拿掉，高电平是靠外接的上拉电阻实现的。（而正常的CMOS输出级，如果出现一个输出为高另外一个为低时，等于电源短路。） 8.OPEN-DRAIN提供了灵活的输出方式，但是也有其弱点，就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电，所以当电阻选择小时延时就小，但功耗大；反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求，则建议用下降沿输出。 五.线或逻辑与线与逻辑 在一个结点(线)上,连接一个上拉电阻到电源VCC或VDD和n个NPN或NMOS晶体管的集电极C或漏极D,这些晶体管的发射极E或源极S都接到地线上,只要有一个晶体管饱和,这个结点(线)就被拉到地线电平上. 因为这些晶体管的基极注入电流(NPN)或栅极加上高电平(NMOS),晶体管就会饱和,所以这些基极或栅极对这个结点(线)的关系是或非NOR逻辑.如果这个结点后面加一个反相器,就是或OR逻辑. 注：个人理解：线与，接上拉电阻至电源。(A)&(B)=(A+B)，由公式较容易理解线与此概念的由来； 如果用下拉电阻和PNP或PMOS管就可以构成与非NAND逻辑,或用负逻辑关系转换与/或逻辑. 注：线或，接下拉电阻至地。(A)+(B)=(AB); 这些晶体管常常是一些逻辑电路的集电极开路OC或源极开路OD输出端.这种逻辑通常称为线与/线或逻辑,当你看到一些芯片的OC或OD输出端连在一起,而有一个上拉电阻时,这就是线或/线与了,但有时上拉电阻做在芯片的输入端内. 顺便提示如果不是OC或OD芯片的输出端是不可以连在一起的,总线BUS上的双向输出端连在一起是有管理的,同时只能有一个作输出,而其他是高阻态只能输入.
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