掌握STM32 HAL库中GPIO基础知识详解

GPIO基础知识讲解

作者：沈已成

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GPIO基础知识

一、GPIO是什么

  GPIO 是一种可编程的数字信号接口,通常集成在微控制器或单板计算机上。它可以用来连接各种外围设备,并通过编程对这些设备进行控制或读取数据。
  作为输入/输出引脚时：
  作为输入引脚时，GPI0可以接收来自外部设备的电信号，并将其转换为数字信号，供系统内部使用。
  作为输出引脚时，GPIO可以将数字信号发送到外部设备，从而实现对其的控制。

  可以理解为一个插座，可以连接外部的设备，例如LED、传感器、按键等，提供一个与外界交互的场所

二、数字信号和模拟信号

三、电平相关知识

  数字电路中常见的逻辑电平是TTL电平与CMOS电平
TTL：由双极晶体管构成，使用5V作为高电平（逻辑1）阈值
CMOS：由场效应管构成，逻辑电平范围大，可使用3.3V或5V等作为高电平（逻辑1）阈值

  下面我们举例TTL电平来认识电平这个概念；

  TTL电平:
    高电平：输出的电平>2.4V，小于5V
    低电平：输出的电平<0.4V，大于0V

四、GPIO的基本模式

  GPIO 引脚可以工作在两种基本模式：输入模式和输出模式。

输入模式:
  用于读取外部设备的信号,如按钮、传感器等。
GPIO 引脚被设置为高阻抗输入,可以检测引脚的电平状态(高电平或低电平)。

输出模式:
  用于控制外部设备,如 LED、电机等。GPIO 引脚被设置为输出,可以主动驱动引脚输出高电平或低电平。输入和输出模式的切换通常由软件编程控制。在使用 GPIO 引脚时,需要根据具体应用场景,合理地设置引脚的工作模式。

4.1 按键电路讲解

典型的输入应用

1、当按键按下时，PA0为高电平

2、当按键抬起时，PA0为低电平
因此，我们可以通过判断引脚处的高低电平状态来检测按键是否按下

4.2 LED电路图讲解

二极管具有单向导通性

1、当PA1输出高点平时，LED灯亮

2、当PA1输出低点平时，LED灯灭

五、如何判断输入输出

  我们可以想象一个参照物！！！

  我们现在把自己想象成一个芯片，我们往外传递信息的就叫做输出，我们需要接受信息的就叫做输入

  例如说我们需要点亮一个灯，就需要输出，如果我们需要检测按键，那就需要输入。

作者：沈已成