?stm32的引腳有兩種用途

stm32的引腳有兩種用途：GPIO（general purpose io）和AFIO（alternate function io）

對(duì)于一些引腳（視芯片而定），這兩種用途都沒(méi)有，如在64腳產(chǎn)品中，OSC_IN/OSC_OUT與作為GPIO端口的PD0/PD1共用一樣的引腳，而在100、144引腳產(chǎn)品中，這四個(gè)功能各有引腳與之對(duì)應(yīng)，不互相沖突，所以O(shè)SC_IN/OSC_OUT既不作GPIO也不作AFIO，當(dāng)然，這樣的引腳不是討論重點(diǎn)。

1、引腳的配置

不論是作GPIO還是做AFIO，都要對(duì)引腳進(jìn)行配置。在固件庫(kù)函數(shù)中，用GPIO_Init()函數(shù)對(duì)引腳進(jìn)行配置，并不是說(shuō)這個(gè)函數(shù)帶了“GPIO”字樣就是要當(dāng)做GPIO來(lái)用，而是把它納入GPIO的范疇來(lái)討論。

所謂配置，就是引腳上的片上資源連接方式，如上拉電阻、密特觸發(fā)等等。關(guān)于配置的問(wèn)題，請(qǐng)見(jiàn)http://www.cnblogs.com/king-77024128/articles/1999395.html?1?3。理解了配置，也就能明白配置與模式的區(qū)別。

特別得，在下文中將會(huì)專(zhuān)門(mén)討論一下輸出配置中的推挽與開(kāi)漏。

2、復(fù)用功能

復(fù)用功能有兩種：沒(méi)有重映像、重映像（包括部分重映像、完全重映像），使用引腳用作AFIO功能，同樣需要對(duì)其進(jìn)行配置。

這三句話(huà)來(lái)自參考手冊(cè)，但我對(duì)第一句和注意有疑問(wèn)，第三節(jié)講。如果把端口配置成復(fù)用輸出功能，則引腳和輸出寄存器斷開(kāi)，并和片上外設(shè)的輸出信號(hào)連接。輸入配置則與GPIO沒(méi)有區(qū)別。

為什么輸出模式有專(zhuān)門(mén)的復(fù)用模式而輸入則沒(méi)有呢。因?yàn)檩敵鍪怯尚酒瑑?nèi)部電路驅(qū)動(dòng)的，必須選擇這個(gè)驅(qū)動(dòng)來(lái)自哪一個(gè)外設(shè)，是GPIO還是復(fù)用此管腳的其他外設(shè)，也就是選擇該管腳在內(nèi)部是與哪個(gè)外設(shè)相連的，不說(shuō)明這個(gè)就會(huì)發(fā)生信號(hào)的錯(cuò)亂。而輸入則不同了，輸入信號(hào)是由芯片外的信號(hào)驅(qū)動(dòng)的，雖然該信號(hào)進(jìn)入芯片內(nèi)部后可能有不同的去向，但不需要對(duì)此進(jìn)行配置，因?yàn)椴粫?huì)發(fā)生信號(hào)的沖突，最壞的情況就是多驅(qū)動(dòng)了個(gè)寄存器而已。事實(shí)上，當(dāng)將引腳作為GPIO輸入時(shí)，相應(yīng)的AFIO外設(shè)是處在關(guān)閉的狀態(tài)，并不會(huì)耗電；當(dāng)引腳作為AFIO的輸入時(shí)，可能GPIO是讀不進(jìn)來(lái)的，這是我猜的，沒(méi)有驗(yàn)證，能不能讀進(jìn)來(lái)無(wú)所謂的，不必糾結(jié)于此。

若選擇了復(fù)用，則默認(rèn)是沒(méi)有重映像的，可以直接使用外設(shè)，不需要再軟件做設(shè)置。

但若要重映射，則需要簡(jiǎn)單設(shè)置一下，

先要配置重映射后對(duì)應(yīng)的管腳，可參看參考手冊(cè)或數(shù)據(jù)手冊(cè)引腳定義章節(jié)，開(kāi)AFIO時(shí)鐘，使能重映射。例如重映射USART1，全部代碼如下：

  RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); 

  /*對(duì)寄存器AFIO_EVCR,AFIO_MAPR和AFIO_EXTICRX進(jìn)行讀寫(xiě)操作前，即重映射和選擇外部中斷線(xiàn)前，應(yīng)當(dāng)首先打開(kāi)AFIO的時(shí)鐘*/

  /* Configure USART1 Tx (PA.09) as alternate function push-pull */

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

  /* Configure USART1 Rx (PA.10) as input floating */

  GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7;

  GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;

  GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);

  GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART1,ENABLE);

這就完成了IO口的配置和重映射，下邊再配置相關(guān)的外設(shè)（USART1）就可以使用了。

外部中斷線(xiàn)也是可以映射的，并且需要開(kāi)AFIO時(shí)鐘，不用GPIO_PinRemap函數(shù)，用GPIO_EXTILineConfig重映射引腳到中斷線(xiàn)。其實(shí)與其說(shuō)是映射，不如說(shuō)是選擇，選擇引腳連接到外部中斷線(xiàn)。

重映射不是任意的，只能重映射到指定的管腳。

3、關(guān)于第二節(jié)講到那個(gè)疑問(wèn)，為甚么不能配置成模擬輸入？模擬輸入與浮空什么區(qū)別？

答案是可以配置成模擬輸入，官方3.5版固件庫(kù)例子和alientek例程都是將ADC輸入引腳配置成GPIO_Mode_AIN

那么配置成浮空行么，還能ADC么？

     //例程

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

     //修改

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStructure);

實(shí)驗(yàn)證明，這兩種配置都能實(shí)現(xiàn)ADC。那么USART的Tx應(yīng)配置成GPIO_Mode_IN_FLOATING，如果配置成GPIO_Mode_AIN，還能接受數(shù)據(jù)么？金牛板實(shí)驗(yàn)結(jié)果是不能，ST不我欺也?？傊?/p>

可以將引腳配置成模擬輸入，使用相應(yīng)的復(fù)用功能；

浮空與模擬這兩種配置是不同的。

關(guān)于第二節(jié)里那個(gè)“注意“，我也不知道是什么意思。我猜測(cè)是這樣的：打開(kāi)某外設(shè)，這個(gè)外設(shè)將某引腳當(dāng)做輸入，我們偏偏把這個(gè)引腳配置為GPIO輸出，這樣可以操作GPIO來(lái)”欺騙“這個(gè)外設(shè)，這種用法應(yīng)該是很微妙的。

4、推挽與開(kāi)漏

不僅僅stm32有這種配置，實(shí)際上，這兩種已經(jīng)廣泛應(yīng)用在很多場(chǎng)合。

推挽，又叫做推拉，是個(gè)很形象的名字，一般是指兩個(gè)三極管（MOS管）分別受兩互補(bǔ)信號(hào)（或者一個(gè)信號(hào)，但是用互補(bǔ)對(duì)管）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，這樣的電路被稱(chēng)為推挽式（互補(bǔ)式）：

這種電路在放大中通常被用作輸出級(jí)，在STM32中，推挽配置就是這種，如圖：

在相應(yīng)位置1時(shí)，P-MOS導(dǎo)，通N-MOS截止，輸出電壓為VDD；在相應(yīng)位置0時(shí)，N-MOS導(dǎo)通，P-MOS截止，輸出電壓為VSS，這就是所謂的推挽。是比較簡(jiǎn)單的。

而所謂的開(kāi)漏（對(duì)三極管而言是開(kāi)集，一樣的原理），則要巧妙一些。所謂開(kāi)漏電路概念中提到的“漏”就是指MOS FET的漏極。同理，開(kāi)集電路中的“集”就是指三極管的集電極。開(kāi)漏電路就是指以MOS FET的漏極為輸出的電路。一般的用法是會(huì)在漏極外部的電路添加上拉電阻。完整的開(kāi)漏電路應(yīng)該由開(kāi)漏器件和開(kāi)漏上拉電阻組成。

對(duì)于stm32，開(kāi)漏就是失能了P-MOS，這樣，當(dāng)相應(yīng)位置1時(shí)，引腳實(shí)際上是處在了浮空的狀態(tài)，而通過(guò)外接的上拉電阻，將其拉高。

這么做有如下的好處：

1、可以將多個(gè)開(kāi)漏輸出的引腳，連接到一條線(xiàn)上。形成“與邏輯”關(guān)系。當(dāng)多個(gè)引腳任意一個(gè)變低后，開(kāi)漏線(xiàn)上的邏輯就為0了。這也是I2C，SMBus等總線(xiàn)判斷總線(xiàn)占用狀態(tài)的原理。在我的文章“stm32模擬iic——引腳配置、代碼”中，還會(huì)提到這個(gè)問(wèn)題。
2、 可以利用改變上拉電源的電壓，改變傳輸電平。這樣我們就可以用低電平邏輯控制輸出高電平邏輯了。想想當(dāng)初認(rèn)為stm32輸出3.3v電壓帶不動(dòng)IRF540，就直接斷定要重新選型，是錯(cuò)誤的想法，只要將推挽輸出變?yōu)殚_(kāi)漏，再加上上拉到5v的電阻，就能解決這個(gè)問(wèn)題。

順便一提，上拉電阻的阻值決定了邏輯電平轉(zhuǎn)換的沿的速度。阻值越大，速度越低功耗越小。反之亦然。