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二、工作模式概述

        圖3為STM32的GPIO工作模式概述圖，從圖中可以看出，GPIO埠的靜態特徵就是指晶片可供你選擇的該GPIO的設定，只有通過對使用的GPIO埠進行合理的設定，那麼才可以讓GPIO處於某一種工作模式下實現合理的動態工作執行。

        下一節我們就結合GPIO的基本結構來對不同工作模式下埠的特徵及執行方式進行進一步的分析。

圖3 GPIO工作模式概述

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三、工作模式詳述

        接下來就對STM32的GPIO總共8種工作模式進行一個詳細的介紹。

（1）、普通IO推輓輸出

        圖4是普通IO推輓輸出。普通IO口推輓輸出就是，對輸出資料暫存器進行置0或置1操作，然後通過輸出控制緩衝器對雙MOS電路進行控制。IO電平輸出的雙MOS電路通路同時由PMOS和NMOS組成，當輸出控制端輸出為1時，上方PMOS導通，下方NMOS截止，電流方向為VDD->PMOS->輸出端，對外部引腳輸出高電平；當輸出控制端輸出為0時，上方PMOS截止，下方NMOS導通， 電流方向為VSS->NMOS->輸出端，對外輸出低電平。此時對輸入資料暫存器的讀存取可得到I/O狀態。

        GPIO設定成輸出模式時，可使用上拉、下拉或懸空模式。但此時由於輸出模式時引腳電平連線到輸出資料暫存器，而輸出資料暫存器對應引腳的位為0，即引腳初始化後預設輸出低電平，所以在這種情況下，上拉只能起到小幅提高輸出電流能力，但不會影響引腳的預設狀態。

圖5 普通IO開漏輸出

（3）、複用功能推輓輸出

        圖6是複用功能推輓輸出。GPIO不僅僅可以用作普通的 IO 口輸出，還可以作為晶片上其他外設的特殊功能引腳，有些引腳可能可以用作多種不同功能，這種就叫做GPIO的複用，具體用作哪種功能，需要根據使用進行相應的設定。使用成複用功能時，GPIO就不會經過輸出資料暫存器輸出，而是直接通過晶片上的具體外設功能電路輸出到輸出控制緩衝器。此時通過讀輸入資料暫存器可獲取I/O實際狀態，但一般直接用外設的暫存器來獲取該資料訊號。

        使用GPIO複用功能時，當設定成推輓輸出，這樣片上外設就可以輸出高電平或者低電平，例如將GPIO設定成串列埠USART輸出TXD管腳。

        需要注意的是，如果需要實現DAC模擬輸出，那麼也需要將管腳設定成複用功能，但是此時作為「模擬輸出」功能，DAC的模擬訊號輸出就不經過雙MOS管結構了，在GPIO結構框圖的右下角處，模擬訊號直接輸出到引腳。

        用於複用功能時，可使用上拉、下拉或者浮空模式。在這種情況下，初始化後引腳預設輸出低電平，上拉只起到小幅提高輸出電流能力，並不會影響引腳的預設狀態。

圖7 複用功能開漏輸出

（5）、帶上拉輸入

        圖8為GPIO帶上拉電阻輸入，需要將埠設定為獨立的上拉電阻。可以看到，輸入路徑經過施密特觸發器後，當埠設定為普通IO輸入時，該輸入路徑進入到輸入資料暫存器，因此就可以通過輸入資料暫存器讀取IO口的電平狀態，例如將IO口連線按鍵，讀取外部按鍵的電平狀態；當埠設定成複用功能時，輸入路徑會直接連線到晶片上具體的外設中去，例如將埠設定成串列埠USART，那麼該IO口就是串列埠的接收RXD管腳。

        輸入上拉模式下，GPIO埠懸空無輸入訊號時，輸入端的電平可以預設保持在高電平；而當輸入訊號低電平時，IO口讀取的電平就是低電平；當輸入訊號高電平時，IO口讀取的電平自然就是高電平。

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