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GPIO简介

GPIO基本结构

GPIO位结构

输入部分 

输出部分

推挽输出模式

开漏输出​编辑

开漏复用输出​编辑

八种输入输出模式 

浮空、上拉、下拉输入​编辑

模拟输入

开漏、推挽输出

复用开漏、复用推挽输出

GPIO寄存器

GPIO简介

        GPIO（General Purpose Input Output）叫做通用输入输出口，可配置为8种输入输出模式。

引脚电平：0V~3.3V，部分引脚可容忍5V。

        输出模式下可控制端口输出高低电平，用以驱动LED、控制蜂鸣器、模拟通信协议输出时序等

        输入模式下可读取端口的高低电平或电压，用于读取按键输入、外接模块电平信号输入、ADC电压采集、模拟通信协议接收数据等

GPIO基本结构

        STM32F407ZG一共有7组IO口，每组IO口有１６个IO，一共１１２个IO。命名为GPIOA，GPIOB，GPIOC……,GPIOG,然后每组IO口的命名是由0~15，一个16个，如GPIOA1等等。寄存器的每一位都对应一个引脚，其中输出寄存器写1，对应的引脚输出高电平，写0，就输出低电平，输入寄存器读取1，对应的端口目前是高电平，读取0，就是低电平。只有寄存器低16位对应有端口，高16位没有用到，而驱动器是用来增加驱动能力的。

GPIO位结构

输入部分 

        保护二极管的作用就是防止电流过高或者过低，当电流过高时，接VDD的保护二极管接通，高电流就不会通过电路了，当电流为负时，接VSS的二极管导通， 负压也不会通过电路析取电流，很好的起到了保护电路的效果。

        上面那两个开关就是上拉电阻和下拉电阻了，这两个电阻，通俗一点来讲的话，就是赋初值，当这两个开关都断开时，电路输入会处于一种浮空的状态，引脚的输入电平极易受到外界干扰而改变。而当选择上拉输入时，就是给电路默认赋一个高电平，相反，选择下拉输出时，就是给电路默认赋一个低电平。

        再过去就是一个施密特触发器（应该是翻译错误） ，作用就是对输入电压进行整形，主要原理就是，当电压高于某个值，输出才变为高电平，而当电压低于某个值之后，电压立马变为低电平，这样可以有效的修整电压，防止数据抖动。

 模拟输入就是直接连接到ADC上的

另一个是复用功能输入 ，需要连接到其他需要读取端口的外设上

输出部分

首先来看一下位设置/清除寄存器，主要功能就是单独控制输出寄存器的某一位数据

        之后是这两个MOS管，就是一种电子开关 ，通过控制MOS管，可以将IO口接到VDD或者VSS。

接下来介绍一下三种输出模式 

推挽输出模式

         在推挽输出模式下，PMOS和NMOS均有效，数据寄存器为1时，上管导通，下管断开，输出直接接到VDD，就是输出高电平，数据寄存器为0时，上管断开，下管导通，输出直接接到VSS，就是输出低电平。

开漏输出

         在开漏输出模式下，PMOS是无效的，只有NMOS在工作，数据为1时，下管断开，也就是输出断开；数据为0时，下管导通，输出直接接到VSS，就是输出低电平。想输出高电平，就只能外界电源。

开漏复用输出

 就是直接接在复用功能输出这，与复用输出类似

八种输入输出模式 

浮空、上拉、下拉输入

模拟输入

开漏、推挽输出

复用开漏、复用推挽输出

要注意的是，输出的时候，输入端也是开启的，而输入的时候，输出端是关闭的。

GPIO寄存器

接下来，我们来介绍一下GPIO的寄存器

 配置IO方向

端口输出类型寄存器(GPIOx_OTYPER)

每一位控制一个IO，当数值为1时，是输出开漏，数值为0时，是输出推挽。 

 每两位控制一个IO口，用来控制端口输出速度。

端口上拉/下拉寄存器(GPIOx_PUPDR)

每两位控制一个IO口，每两位设置不同的值，就对应不同的模式，具体如上图所示。

记录输入输出端的数据 

        注意，写0时不对其执行任何操作，而不是把其置为0。主要就是修改某几位而不改变其他的，BSy 置1，相应端口为1，BRy 置1，相应端口为0，也就是置位和复位。

        好的，到此处，GPIO的硬件原理部分我们已经全部介绍完毕，之后，我们下篇笔记来介绍一下如何编写程序来控制GPIO。