一文詳解GPIO的輸出配置

GPIO-2---GPIO的輸出配置

引言：GPIO，即General purpose input output，通用輸入輸出端口，是可以根據(jù)實(shí)際使用場景需求來用軟件來配置的引腳。需要注意的是，一款芯片的引腳分為其實(shí)分為很多域，比如僅為芯片供電的引腳群稱為電源域，還有類似復(fù)位，地址配置等等稱為邏輯域，還有原生支持I2C，SPI等等通訊的稱為通訊域，搭建小系統(tǒng)用的引腳稱為系統(tǒng)域。本節(jié)我們主要講述不具有特定功能的GPIO域。（本節(jié)和下節(jié)是所有的GPIO配置類型，但有的芯片GPIO不全都支持，這類GPIO叫裁剪型GPIO，使用芯片時需要查看其Pin List，不能默認(rèn)都是全功能的GPIO）

圖2-1：GPIO的一般結(jié)構(gòu)

1.開漏輸出模式

開漏輸出模式為數(shù)字輸出，可以輸出引腳電平，高電平為高阻態(tài)，低電平接GND。處于開漏輸出模式時，施密特觸發(fā)器輸入也會被激活，上下拉電阻被禁止，斷開連接，對輸入數(shù)據(jù)寄存器的讀訪問可得到IO狀態(tài)，出現(xiàn)在IO引腳上的數(shù)據(jù)在每個APB2時鐘被采樣到輸入數(shù)據(jù)寄存器。

I2C就是利用引腳高阻態(tài)的特性，I2C總線上掛多個從機(jī)，當(dāng)從機(jī)不工作時輸出高阻態(tài)，總線默認(rèn)為高電平。

開漏輸出模式時PMOS不工作，輸出寄存器上的0會讓NMOS導(dǎo)通，接地輸出低電平，輸出寄存器上的1會讓NMOS關(guān)閉，此時引腳既不輸出高電平也不輸出低電平，為高阻態(tài)。所以輸出數(shù)據(jù)寄存器可控制IO輸出高阻態(tài)或者低電平。

圖2-2：開漏輸出模式路徑

2.推挽輸出模式

推挽輸出模式為數(shù)字輸出，可以輸出引腳電平，高電平接VDD，低電平接GND。處于推挽輸出模式時，施密特觸發(fā)器輸入也會被激活，上下拉電阻被禁止，斷開連接，對輸出數(shù)據(jù)寄存器的讀訪問可得到最后一次寫的值，出現(xiàn)在IO引腳上的數(shù)據(jù)在每個APB2時鐘被采樣到輸入數(shù)據(jù)寄存器。

推挽輸出模式雙MOS管會以輪流的方式工作，輸出寄存器上的0會讓NMOS導(dǎo)通，輸出低電平，輸出寄存器上的1會讓PMOS導(dǎo)通，輸出高電平。

圖2-3：推挽輸出模式路徑

3.復(fù)用開漏輸出

在復(fù)用開漏輸出模式中，復(fù)用功能輸出使能，輸出寄存器無效，輸出信號源來自片上外設(shè)，此時輸出速度可配置，輸入可用，通過輸入數(shù)據(jù)寄存器可獲取IO實(shí)際狀態(tài)，但一般直接用外設(shè)的寄存器來獲取該數(shù)據(jù)信號。

圖2-4：復(fù)用開漏輸出模式路徑

4.復(fù)用推挽輸出

在復(fù)用推挽輸出模式中，復(fù)用功能輸出使能，輸出寄存器無效，輸出信號源來自片上外設(shè)，此時輸出速度可配置，輸入可用，通過輸入數(shù)據(jù)寄存器可獲取IO實(shí)際狀態(tài)，但一般直接用外設(shè)的寄存器來獲取該數(shù)據(jù)信號。

圖2-5：復(fù)用推挽輸出模式路徑

5.小結(jié)

在輸出模式下可以控制端口的輸出電平高低，比如用于驅(qū)動LED閃爍，控制蜂鳴器，配合輸入模式可以模擬通信接口協(xié)議I2C，SPI等等。