GPIO的8种工作模式

一、8种工作模式

二、IO端口的基本结构

        下面是一张F1的IO的结构图。

        圆圈 2是芯片内部的上下拉电阻， 输入数据寄存器简称IDR ，cpu读IDR就可以知道外面的是高电平还是低电平，单片机IO口输出的高低电平主要依靠P-MOS和N-MOS，输出数据寄存器简称ODR,位设置清除寄存器BSRR。

        如果IO输入5V电压，VDD为3.3V，VSS为0V，圆圈1部分的上半部分通路，下半部分不同路，上半部分就会因为电流过大烧掉保护二极管，-5V同理，保护二极管的能力比较弱，不能过多依赖。

 施密特触发器

        施密特触发器就是一种整形电路，可以将非标准方波，整形成方波。

        特点： 当输入电压高于正向阈值电压，输出为高； 当输入电压低于负向阈值电压，输出为低； 当输入在正负向阈值电压之间，输出不改。

 P-MOS和N-MOS

        MOS管是压控型元件，通过控制栅源电压（ Vgs ）来实现导通或关闭。

         G：栅极，S：源极，D：漏极

        P-MOS： VGS<0 导通，N-MOS： VGS>0 导通

三、4种输入模式

输入浮空

        上下拉电阻关闭，施密特触发器打开，双mos管关闭，路线如红笔所示。

        特点：空闲时，IO状态不确定，由外部环境决定。3.3V时数据寄存器IDR为1，0V时数据寄存器IDR为0。

输入上拉 

         上拉电阻打开，下拉电阻关闭，施密特触发器打开，双mos管关闭，路线如红笔所示。

        特点：空闲时，IO状态为高电平。3.3V时数据寄存器IDR为1，0V时数据寄存器IDR为0。

输入下拉 

       上拉电阻关闭，下拉电阻打开，施密特触发器打开，双mos管关闭，路线如红笔所示。

        特点：空闲时，IO状态为低电平。3.3V时数据寄存器IDR为1，0V时数据寄存器IDR为0。

模拟功能

        上拉电阻关闭，下拉电阻关闭，施密特触发器关闭，双mos管关闭，路线如红笔所示。

        特点：专门用于模拟信号的输入和输出。 

四、4种输出模式

开漏输出

        上拉电阻关闭，下拉电阻关闭，施密特触发器打开，P-MOS始终不导通，往输出数据寄存器ODR位写0,N-MOS导通，写1,N-MOS不导通，路线如红笔所示。

        特点：这种模式可以读IO输入引脚的高低电平，不能输出高电平，必须有外部上拉才能输出高电平。 

开漏式复用功能

        上拉电阻关闭，下拉电阻关闭，施密特触发器打开，P-MOS始终不导通路线如红笔所示。

        特点：这种模式可以读IO输入引脚的高低电平，不能输出高电平，必须有外部上拉才能输出高电平，由其他外设控制输出。

推挽输出

        上拉电阻关闭，下拉电阻关闭，施密特触发器打开，往输出数据寄存器ODR位写0,N-MOS导通，写1,N-MOS不导通，路线如红笔所示。

        特点：这种模式可以读IO输入引脚的高低电平，这种模式可以输出高低电平，驱动能力强。 

 推挽式复用功能

        上拉电阻关闭，下拉电阻关闭，施密特触发器打开0。

        特点：这种模式可以读IO输入引脚的高低电平，这种模式可以输出高低电平，驱动能力强，由其他外设控制输出。        

小结

        希望大家掌握这8种工作模式，在后期进行配置的时候非常重要。