一、推挽輸出:可以輸出高、低電平,連接數(shù)字器件;推挽結(jié)構(gòu)一般是指兩個(gè)三極管分別受兩個(gè)互補(bǔ)信號(hào)的控制,總是在一個(gè)三極管導(dǎo)通的時(shí)候另一個(gè)截止。高低電平由IC的電源決定。
推挽電路是兩個(gè)參數(shù)相同的三極管或MOSFET,以推挽方式存在于電路中,各負(fù)責(zé)正負(fù)半周的波形放大任務(wù),電路工作時(shí),兩只對(duì)稱(chēng)的功率開(kāi)關(guān)管每次只有一個(gè)導(dǎo)通,所以導(dǎo)通損耗小、效率高。輸出既可以向負(fù)載灌電流,也可以從負(fù)載抽取電流。推拉式輸出級(jí)既提高電路的負(fù)載能力,又提高開(kāi)關(guān)速度。
二、開(kāi)漏輸出:輸出端相當(dāng)于三極管的集電極,要得到高電平狀態(tài)需要上拉電阻才行。適合于做電流型的驅(qū)動(dòng),其吸收電流的能力相對(duì)強(qiáng)(一般20mA以?xún)?nèi))。開(kāi)漏形式的電路有以下幾個(gè)特點(diǎn):
1、利用外部電路的驅(qū)動(dòng)能力,減少I(mǎi)C內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)。當(dāng)IC內(nèi)部MOSFET導(dǎo)通時(shí),驅(qū)動(dòng)電流是從外部的VCC流經(jīng)上拉電阻、MOSFET到GND。IC內(nèi)部?jī)H需很小的柵極驅(qū)動(dòng)電流。
2、一般來(lái)說(shuō),開(kāi)漏是用來(lái)連接不同電平的器件,匹配電平用的,因?yàn)殚_(kāi)漏引腳不連接外部的上拉電阻時(shí),只能輸出低電平,如果需要同時(shí)具備輸出高電平的功能,則需要接上拉電阻,很好的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是通過(guò)改變上拉電源的電壓,便可以改變傳輸電平。比如加上上拉電阻就可以提供TTL/CMOS電平輸出等。(上拉電阻的阻值決定了邏輯電平轉(zhuǎn)換的速度。阻值越大,速度越低功耗越小,所以負(fù)載電阻的選擇要兼顧功耗和速度。)
3、開(kāi)漏輸出提供了靈活的輸出方式,但是也有其弱點(diǎn),就是帶來(lái)上升沿的延時(shí)。因?yàn)樯仙厥峭ㄟ^(guò)外接上拉無(wú)源電阻對(duì)負(fù)載充電,所以當(dāng)電阻選擇小時(shí)延時(shí)就小,但功耗大;反之延時(shí)大功耗小。所以如果對(duì)延時(shí)有要求,則建議用下降沿輸出。
4、可以將多個(gè)開(kāi)漏輸出連接到一條線上。通過(guò)一只上拉電阻,在不增加任何器件的情況下,形成“與邏輯”關(guān)系,即“線與”??梢院?jiǎn)單的理解為:在所有引腳連在一起時(shí),外接一上拉電阻,如果有一個(gè)引腳輸出為邏輯0,相當(dāng)于接地,與之并聯(lián)的回路“相當(dāng)于被一根導(dǎo)線短路”,所以外電路邏輯電平便為0,只有都為高電平時(shí),與的結(jié)果才為邏輯1。
關(guān)于推挽輸出和開(kāi)漏輸出,最后用一幅最簡(jiǎn)單的圖形來(lái)概括:該圖中左邊的便是推挽輸出模式,其中比較器輸出高電平時(shí)下面的PNP三極管截止,而上面NPN三極管導(dǎo)通,輸出電平VS+;當(dāng)比較器輸出低電平時(shí)則恰恰相反,PNP三極管導(dǎo)通,輸出和地相連,為低電平。右邊的則可以理解為開(kāi)漏輸出形式,需要接上拉。 三、浮空輸入:對(duì)于浮空輸入,一直沒(méi)找到很權(quán)威的解釋?zhuān)缓脧囊韵聢D中去理解了 由于浮空輸入一般多用于外部按鍵輸入,結(jié)合圖上的輸入部分電路,我理解為浮空輸入狀態(tài)下,IO的電平狀態(tài)是不確定的,完全由外部輸入決定,如果在該引腳懸空的情況下,讀取該端口的電平是不確定的。
四、上拉輸入/下拉輸入/模擬輸入:這幾個(gè)概念很好理解,從字面便能輕易讀懂。
五、復(fù)用開(kāi)漏輸出、復(fù)用推挽輸出:可以理解為GPIO口被用作第二功能時(shí)的配置情況(即并非作為通用IO口使用)
六、總結(jié)在STM32中選用IO模式
1、浮空輸入GPIO_IN_FLOATING ——浮空輸入,可以做KEY識(shí)別,RX1
2、帶上拉輸入GPIO_IPU——IO內(nèi)部上拉電阻輸入
3、帶下拉輸入GPIO_IPD—— IO內(nèi)部下拉電阻輸入
4、模擬輸入GPIO_AIN ——應(yīng)用ADC模擬輸入,或者低功耗下省電
5、開(kāi)漏輸出GPIO_OUT_OD ——IO輸出0接GND,IO輸出1,懸空,需要外接上拉電阻,才能實(shí)現(xiàn)輸出高電平。當(dāng)輸出為1時(shí),IO口的狀態(tài)由上拉電阻拉高電平,但由于是開(kāi)漏輸出模式,這樣IO口也就可以由外部電路改變?yōu)榈碗娖交虿蛔?。可以讀IO輸入電平變化,實(shí)現(xiàn)C51的IO雙向功能
6、推挽輸出GPIO_OUT_PP ——IO輸出0-接GND, IO輸出1 -接VCC,讀輸入值是未知的
7、復(fù)用功能的推挽輸出GPIO_AF_PP ——片內(nèi)外設(shè)功能(I2C的SCL,SDA)
8、復(fù)用功能的開(kāi)漏輸出GPIO_AF_OD——片內(nèi)外設(shè)功能(TX1,MOSI,MISO.SCK.SS)
七、STM32設(shè)置實(shí)例:
1、模擬I2C使用開(kāi)漏輸出_OUT_OD,接上拉電阻,能夠正確輸出0和1;讀值時(shí)先GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);拉高,然后可以讀IO的值;使用GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_0);
2、如果是無(wú)上拉電阻,IO默認(rèn)是高電平;需要讀取IO的值,可以使用帶上拉輸入_IPU和浮空輸入_IN_FLOATING和開(kāi)漏輸出_OUT_OD;
八、通常有5種方式使用某個(gè)引腳功能,它們的配置方式如下:
1、作為普通GPIO輸入:根據(jù)需要配置該引腳為浮空輸入、帶弱上拉輸入或帶弱下拉輸入,同時(shí)不要使能該引腳對(duì)應(yīng)的所有復(fù)用功能模塊。
2、作為普通GPIO輸出:根據(jù)需要配置該引腳為推挽輸出或開(kāi)漏輸出,同時(shí)不要使能該引腳對(duì)應(yīng)的所有復(fù)用功能模塊。
3、作為普通模擬輸入:配置該引腳為模擬輸入模式,同時(shí)不要使能該引腳對(duì)應(yīng)的所有復(fù)用功能模塊。
4、作為內(nèi)置外設(shè)的輸入:根據(jù)需要配置該引腳為浮空輸入、帶弱上拉輸入或帶弱下拉輸入,同時(shí)使能該引腳對(duì)應(yīng)的某個(gè)復(fù)用功能模塊。
5、作為內(nèi)置外設(shè)的輸出:根據(jù)需要配置該引腳為復(fù)用推挽輸出或復(fù)用開(kāi)漏輸出,同時(shí)使能該引腳對(duì)應(yīng)的所有復(fù)用功能模塊。
注意如果有多個(gè)復(fù)用功能模塊對(duì)應(yīng)同一個(gè)引腳,只能使能其中之一,其它模塊保持非使能狀態(tài)。比如要使用STM32F103VBT6的47、48腳的USART3功能,則需要配置47腳為復(fù)用推挽輸出或復(fù)用開(kāi)漏輸出,配置48腳為某種輸入模式,同時(shí)使能USART3并保持I2C2的非使能狀態(tài)。如果要使用STM32F103VBT6的47腳作為T(mén)IM2_CH3,則需要對(duì)TIM2進(jìn)行重映射,然后再按復(fù)用功能的方式配置對(duì)應(yīng)引腳。