GPIO STM32 эквивалентен конечностям STM32.После того, как чип STM32 упакован, именно его GPIO может напрямую взаимодействовать с внешней средой. Микроконтроллер STM32F103 имеет 7 групп портов ввода-вывода общего назначения (GPIO), представленных GPIOx (x — это A, B, C, D, E, F, G). Каждая группа портов имеет 16 периферийных контактов, представленных Px0, Px1, ..., Px15 (x — это A~G). Разные типы чипов имеют разное количество контактов. Чтобы хорошо изучить GPIO STM32, нужно уточнить «443» — 4 режима ввода, 4 режима вывода и 3 скорости вывода.
На приведенном выше рисунке показана базовая структура битов порта STM32I/O, которую можно условно разделить на три части. Справа налево: порты ввода/вывода, драйверы ввода/вывода и регистры ввода/вывода.
Одна проблема, на которую необходимо обратить внимание в части порта, заключается в том, имеет ли он логотип FT , потому что каждый порт STM32 имеет разный допуск по напряжению, некоторые могут выдерживать напряжение 5 В, а некоторые могут выдерживать только напряжение 3,3 В. Поэтому обратите внимание на допуск по напряжению порта STM32, когда он используется как выход или вход. Тот, что со знаком FT, означает, что он может выдерживать напряжение 5 В, а тот, что без него, означает, что он может выдерживать только напряжение 3,3 В.
4 режима ввода
1. Плавающий режим ввода
Структурная схема конфигурации трех режимов плавающего режима ввода, режима ввода с подтягиванием и режима ввода с раскрытием показана выше. Из рисунка видно, что переключатель драйвера вывода отключен в режиме ввода, что указывает на то, что вывод не может быть выполнен в режиме ввода.
Анализ справа налево:
после того, как периферийные устройства подключены к контакту ввода-вывода, сигнал перед входом должен пройти через два защитных диода.Функция защитного диода состоит в том, чтобы предотвратить слишком высокое или слишком низкое входное напряжение . напряжение слишком высокое В это время включается защитный диод, подключенный к VDD, и высокое напряжение вводится в VDD Когда напряжение слишком низкое, включается защитный диод, подключенный к VSS, и низкое напряжение экспортируется из VSS в порт ввода-вывода для реализации функции защиты.
После прохождения через защитный диод сигнал поступает на входной формирователь.В это время в цепь через переключатель включаются подтягивающий резистор и подтягивающий резистор.Если оба ключа в это время включены, вход плавающий режим ввода.
Продолжайте движение влево, чтобы добраться до триггера Шоттки. Функция триггера Шоттки заключается в формировании входного уровня. Если входное напряжение выше определенного порога, вход высокий. Если входное напряжение составляет определенный порог, вход низкий. Триггер Шоттки устраняет помехи сигнала.
После триггера Шоттки входной сигнал вводится в память входных данных, и ЦП в это время может считывать входные данные.
В режиме плавающего входа входное сопротивление контакта относительно велико, и он обычно используется для принимающей стороны стандартного протокола связи USART или IIC.
2. Подтягивающий режим ввода
Режим подтягивающего входа аналогичен режиму плавающего входа, разница в том, что переключатель подтягивающего резистора в позиции 1 на приведенном выше рисунке замкнут, переключатель подтягивающего резистора в позиции 2 разомкнут, а подтягивающий резистор подключается к цепи. Когда на выводе порта ввода-вывода нет входного сигнала, данные считываемого контакта равны 1, то есть высокому уровню.
3. Потяните вниз режим ввода
Режим подтягивающего входа аналогичен двум описанным выше методам.В режиме подтягивающего входа подтягивающий переключатель замкнут.В режиме подтягивающего входа 2 выключателя резистора замыкаются, переключатель верхнего резистора разомкнут, а подтягивающий резистор подключен к цепи. Когда на выводе порта ввода-вывода нет входного сигнала, данные считываемого контакта равны 0, то есть низкому уровню.
4. Режим аналогового ввода
Структурная конфигурация режима аналогового ввода показана на рисунке выше.
Входная часть вывода ввода/вывода такая же, как и в плавающем режиме ввода, в режиме подтягивания и в режиме ввода с понижением. Отличие входной драйверной части в том, что триггер Шоттки замыкается без подключения подтягивающего резистора и подтягивающего резистора, а аналоговый вход не проходит через триггер Шоттки. Например, периферийный сигнал передается на модуль АЦП аналого-цифрового преобразователя, а сигнал напряжения собирается АЦП.
сводка ввода
Среди четырех режимов ввода три режима: режим плавающего ввода, режим ввода с подтягиванием и режим ввода с раскрытием аналогичны. Если подтягивающий резистор и подтягивающий резистор не подключены, это режим плавающего входа; если подключен только подтягивающий резистор, это режим подтягивающего входа; если подключен только подтягивающий резистор , это раскрывающийся режим ввода. Режим плавающего входа сравнивает режим входа с подтягиванием и режим входа с понижением : уровень режима плавающего входа не определен, когда нет внешнего входного сигнала, и на него легко влияют внешние помехи. входной режим/режим входного понижения подключен к уровню подтягивающего резистора/подтягивающего резистора будет высоким/низким при отсутствии входного сигнала. Режим аналогового ввода сравнивает режим плавающего ввода, режим ввода с подтягиванием и режим ввода с понижением : входной сигнал в режиме аналогового ввода не формировался триггером Шоттки, и входной сигнал является аналоговым сигналом, в то время как входной сигнал является аналоговым. входные сигналы трех других входных режимов обрабатываются триггером Шоттки.Специальный формирователь базового триггера формирует исходный медленный или деформированный входной импульсный сигнал в идеальный прямоугольный импульсный сигнал, поэтому входной сигнал является цифровым сигналом.
4 режима вывода
Режим вывода открытого стока
Структурные схемы режима вывода с открытым стоком и двухтактного режима вывода показаны выше.Следует отметить, что в режиме вывода переключатель режима ввода отключен, а в режиме вывода триггер Шоттки в драйвере ввода он открыт, что указывает на то, что порт ввода-вывода также имеет функцию ввода при выводе.
Режим вывода следует анализировать слева направо: ЦП записывает данные в регистр выходных данных, а регистр выходных данных выводит данные на вывод ввода-вывода через управление выводом, а затем через P-MOS или N-MOS. .
P-MOS выключен в режиме вывода с открытым стоком. Выход «0», включите лампу N-MOS, заземлите выход, который составляет 0 В; выход «1», не активируйте трубку P-MOS, выход находится в состоянии высокого импеданса, и внешнее напряжение Для получения высокого уровня требуется повышающий резистор, и он решает вывести напряжение высокого уровня, включив источник питания. Однако выход с открытым стоком имеет характеристики «проводного и», то есть когда несколько выходных контактов с открытым стоком соединены вместе, только когда все контакты выводят состояние с высоким импедансом, подтягивающий резистор может обеспечить высокий уровень. . Если какой-либо контакт имеет низкий уровень, линейный выход имеет низкий уровень, что эквивалентно функции «логическое И».
Двухтактный режим вывода
В двухтактном режиме вывода включены и P-MOS, и N-MOS, но момент включения разный. Выход «1» для включения транзистора P-MOS, выход «0» для включения транзистора N-MOS. Две МОП-лампы включаются по очереди, так что нагрузочная способность и скорость переключения значительно улучшаются по сравнению с обычным методом. Выходной низкий уровень равен 0 В, а выходной высокий уровень равен 3,3 В.
Мультиплексный режим вывода с открытым стоком и мультиплексный двухтактный режим вывода
Структурная схема режима мультиплексирования вывода показана выше.
Вышеупомянутые два режима вывода также можно назвать общим режимом вывода, а выходным сигналом является сигнал в регистре выходных данных. Сигналы, выдаваемые режимом мультиплексирования, являются сигналами встроенных периферийных устройств. Выводы ввода-вывода контроллера STM32 могут использоваться не только как выводы GPIO порта ввода-вывода общего назначения, но большинство из них также имеют функции мультиплексирования, то есть в качестве выводов ввода-вывода встроенных периферийных устройств (таких как последовательные порты, АЦП и т. д.), называемые AFIO для мультиплексированных портов ввода-вывода. Следовательно, когда вывод ввода-вывода используется в качестве функции GPIO, следует выбрать общий режим вывода с открытым стоком и общий двухтактный режим вывода. Когда вывод ввода-вывода используется в качестве функции мультиплексирования, следует выбрать режим мультиплексированного вывода с открытым стоком и режим мультиплексированного двухтактного вывода. Режимы с открытым стоком и двухтактного мультиплексированного выхода такие же, как и в обычном режиме. Функции мультиплексирования можно найти в техническом описании STM32.
сводка выходных данных
Режим вывода можно разделить на две категории - общий вывод, мультиплексный вывод. Вывод ввода/вывода функционирует как GPIO, когда используется общий выход, а вывод ввода/вывода функционирует как альтернативная функция, когда используется мультиплексированный вывод. Его можно разделить на две подкатегории - выход с открытым стоком и двухтактный выход. Разница в функциональной конфигурации заключается в проводимости P-MOS и N-MOS. Только проводимость N-MOS является выходом с открытым стоком; проводимость P-MOS и N-MOS, в свою очередь, является двухтактным выходом. Выход с открытым стоком может выводить только сильный низкий уровень, который подходит для управления по току.Если вы хотите вывести высокий уровень, вам необходимо подключить внешний подтягивающий резистор. Двухтактный выход может выводить сильные высокие и низкие уровни для подключения цифровых устройств.
Сводка ввода и вывода
3 выходные скорости
Контакты ввода-вывода GPIO используются для режима вывода, и справа есть три варианта скорости, основанные на частотах 2 МГц, 10 МГц и 50 МГц. «Скорость» относится к скорости отклика выходной схемы привода, а не к скорости выходного сигнала.
Выходная часть порта ввода-вывода разработана с несколькими схемами привода, которые реагируют на разные скорости.Подходящая схема привода должна быть выбрана в соответствии с требованиями для достижения наилучшего эффекта контроля шума и снижения энергопотребления.
Когда вывод ввода-вывода GPIO установлен в режим ввода, нет необходимости настраивать скорость вывода.