HAL库 STM32CubeMX----GPIO的工作模式、原理及其配置方法_cube配置gpio口为啥没有上下拉电阻

一、STM32F1系列GPIO基本结构

• 保护二极管： 二极管具有单向导电性，保护即防止I/O引脚过高或过低的电压输入。当结点处电压高于VDD(F1中的单极电源电压—3.3V) 时，上方二极管导通；当结点处电压低于VSS(公共接地端电压或电源负极) 时，下方二极管导通。以防非正常电压导致单片机出现异常数据及现象，甚至使芯片被烧毁
• (内部)上拉电阻： 接入上拉电阻时引脚默认为高电平
• (内部)下拉电阻： 接入下拉电阻时引脚默认为低电平
• TTL施密特触发器： 来自I/O口的模拟信号经过触发器后，转化为0(即低电平) 和 1(即高电平)的数字信号 ——TTL电平协议
• P-MOS管、N-MOS管： 位与输出驱动器中，根据两个MOS管的工作方式，使I/O口具有推挽输出和开漏输出 的输出模式。P-MOS管高电平导通，低电平关闭；N-MOS管低电平导通，高电平关闭

二、GPIO的四种输入模式

浮空输入

——I/O口的电平信号直接进入输入数据寄存器 ，此时I/O口的电平状态不确定，由外部输入决定，即引脚悬空时，读取的电平不确定

上拉输入

I/O口内部接入上拉电阻，I/O口默认为高电平，若其输入低电平时，则读取到的就是低电平

STM32CubeMX配置

• 选择GPIO_Input——I/O口输入模式

• 在System Core的GPIO 中，mode–模式，Pull-up–上拉

下拉输入

I/O口内部接入下拉电阻，I/O口默认为低电平，若其输入高电平时，则读取到的就是高电平

STM32CubeMX配置

• 选择GPIO_Input——I/O口输入模式
• 在System Core的GPIO 中，mode–模式，Pull-down–下拉
  

模拟输入

I/O引脚用于ADC采集电压输入时，作为“模拟输入”功能，信号不经过施密特触发器，直接进入ADC外设，不能读取的引脚的电平状态
当GPIO为模拟输入时，内部的上拉、下拉电阻均不起作用，即使配置了也不影响模拟信号的输入输出

三、GPIO的四种输出模式

开漏输出

开漏输出模式中，仅有N-MOS管工作，若控制输出为低电平 0，则P-MOS管关闭，N-MOS管导通(VSS)，使其输出低电平
若控制输出高电平 1，则P-MOS管和N-MOS管都关闭，输出指令不起作用，I/O口电平不由输出的高电平决定，而由外部的上拉或下拉决定，若没有则处于悬空状态，此时施密特触发器打开，读取的I/O口不一定是输出的电平

STM32CubeMX配置

• 选择GPIO_Output——I/O口输出模式
• 在System Core的GPIO 中
  

推挽输出

推挽输出模式中，P-MOS管和N-MOS管都工作，若控制输出低电平 0，则P-MOS管关闭，N-MOS管导通，使其输出低电平；若控制输出高电平 1，则P-MOS管导通，N-MOS管关闭，使其输出高电平。上拉、下拉的作用是控制没有输出时的I/O口电平，此时触发器打开，读取到的I/O口电平就是输出的电平

STM32CubeMX配置

• 选择GPIO_Output——I/O口输出模式
• 在System Core的GPIO 中
  

复用开漏输出

GPIO复用为其他外设，输出数据寄存器无效，可读取到I/O口实际状态。除了输出信号来源改变（复用功能输出），其他与开漏输出功能相同

复用推挽输出

GPIO复用为其他外设，输出数据寄存器无效，输出的高电平来源于其他外设，可读取到I/O口实际状态。除了输出信号来源改变（复用功能输出），其他与推挽输出功能相同

四、常用GPIO函数

void HAL_GPIO_Init(GPIO_Typedef *GPIOx, GPIO_InitTypedef *GPIO_Init);
1

• 功能：GPIO初始化
• eg: HAL_GPIO_Init(GPIOC,&GPIO_InitStruct);

GPIO_PinState HAL_GPIO_ReadPin(GPIO_Typedef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
1

• 功能：读取引脚电平，返回值为0或1
• eg: HAL_GPIO_ReadPin(GPIOC,GPIO_PIN_13);

void HAL_GPIO_WritePin(GPIO_Typedef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, GPIO_PinState PinState);
1

• 功能：使引脚写入0（低）或1（高）
• eg: HAL_GPIO_WritePin(GPIOA,GPIO_PIN_5,GPIO_PIN_RESET);

void HAL_GPIO_TogglePin(GPIO_Typedef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
1

• 功能：翻转引脚的电平
• eg: HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB,GPIO_PIN_6); 一般用于led

HAL_StatusTypedef HAL_GPIO_LockPin(GPIO_Typedef *GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
1

• 功能：锁住引脚电平，当发生电平变化时，保持锁定的电平状态
• eg: HAL_GPIO_LockPin(GPIOA,GPIO_PIN_2);