STM32 GPIO模式详解及其应用场景全面总结

GPIO（通用输入/输出）在 STM32 微控制器中有多种输入和输出模式，每种模式适用于不同的场合。以下是常见的 GPIO 输入输出模式及其应用场景的总结：

一. 输入模式

应用场合：

串口通信（如 UART、USART）中的 RX 引脚：适用于接收端输入，由外部设备控制电平变化。

外部传感器信号输入：如霍尔传感器、红外传感器、光电开关，信号电平由传感器提供。

外部中断信号输入：如设置为外部中断的引脚，外部设备生成中断信号时检测电平变化。

数字输入信号检测：如外部设备输出的数字信号（0 或 1），用于数字信号传输与检测。

2、上拉输入模式（GPIO_Mode_IPU）

应用场合：

按键输入：适用于机械按键或拨动开关，未按下时内部上拉电阻将输入保持为高电平，按下时接地为低电平。

IIC 通信 SDA 引脚：IIC 通信中的数据线需要保持默认高电平，以确保总线上的数据传输正常。

SPI 通信中的从设备选择引脚（NSS）：通常在无信号输入时保持高电平，当主设备选择时拉低电平以激活从设备。

开关量信号输入：如继电器状态检测、逻辑电平信号输入，未触发时输入保持为高电平。

电源检测引脚：检测电源状态，如上拉至高电平检测到正常供电，掉电时检测低电平。

3、下拉输入模式（GPIO_Mode_IPD）

应用场合：

CAN_RX 引脚：接收 CAN 总线上的信号，默认低电平，用于确保总线没有信号时引脚处于稳定低电平状态。

按键输入：用于按钮接地触发的电路设计，按钮未按下时通过内部下拉电阻保持低电平。

数字电路信号输入：如默认电平为低的信号输入，确保未连接时输入稳定在低电平。

光电开关或其他开关量传感器输入：用于下拉电阻保持低电平的状态，当检测到信号时由外部信号拉高。

外部设备低电平状态检测：适用于需要默认检测低电平信号的电路设计。

4、模拟输入模式（GPIO_Mode_AIN）

应用场合：

ADC 模拟信号采集：用于采集来自传感器的模拟信号，如温度传感器、电压传感器、光敏传感器等模拟量信号。

电池电压检测：通过 ADC 采集电池电压，用于电源管理。

光强检测：使用光敏传感器，将光信号转为电压信号输入 ADC 进行测量。

电流检测：通过分流电阻和运算放大器采集电流信号，转换为电压信号输入 ADC。

湿度、气压等环境监测传感器：如温湿度传感器、气压传感器的模拟信号输入。

一、 输出模式

1、推挽输出模式（GPIO_Mode_Out_PP）

应用场合：

LED 驱动：用于控制 LED 灯的亮灭，推挽模式能够提供足够的电流驱动 LED。

蜂鸣器驱动：控制蜂鸣器的开关，提供稳定的高低电平以驱动蜂鸣器发声。

继电器控制：用于控制继电器的开关，通过推挽输出提供驱动电流。

电机控制：用于驱动小型直流电机，通过高低电平控制电机启动和停止。

数据传输引脚：用于一些需要提供强电平信号的总线通信，如 SPI 通信中的 SCK、MOSI、MISO 引脚。

状态指示灯控制：用于控制各种状态指示灯，如电源指示灯、故障指示灯、通信指示灯。

2、开漏输出模式（GPIO_Mode_Out_OD）

应用场合：

IIC 通信 SCL 和 SDA 引脚：IIC 总线上的数据线和时钟线均采用开漏输出模式，通过外部上拉电阻进行数据线状态控制。

多设备通信总线：如在一条总线上有多个设备时，开漏输出可以避免信号冲突，允许多个设备共享一条数据线。

GPIO 中断信号输出：一些外部设备需要发送中断信号到 MCU，使用开漏模式可通过外部上拉电阻共享中断信号线。

电源管理：用于切换不同电压域的控制电路，开漏输出允许在不同电压域之间进行兼容。

电平转换：通过外部上拉电阻适配不同电压电平的器件，例如 5V 与 3.3V 设备通信时。

3、复用功能推挽输出模式（GPIO_Mode_AF_PP）

应用场合：

UART 通信 TX 引脚：用于 UART 串口通信的发送端，通过复用功能进行推挽输出。

SPI 通信：如 SCK（时钟线）、MOSI（主输出从输入）、MISO（主输入从输出）引脚。

CAN 通信 TX 引脚：用于 CAN 总线通信中的发送端，推挽模式能够提供稳定的驱动电流。

PWM 信号输出：用于伺服电机或 DC 电机的控制，生成精确的 PWM 信号输出。

外设控制信号：如控制外部设备的时钟、使能信号，推挽模式提供稳定的高低电平切换。

4、复用功能开漏输出模式（GPIO_Mode_AF_OD）

应用场合：

IIC 通信 SDA 和 SCL 引脚：总线上多个设备共享数据和时钟线，开漏模式确保信号安全传输。

SMBus 通信：用于类似 IIC 的总线通信协议，多个设备共用数据线和时钟线。

1-Wire 通信：开漏输出用于单总线通信协议的总线数据传输，支持多设备共用一根数据线。

外部设备中断信号线：用于 MCU 接收来自多个外设的中断信号，确保不会发生电平冲突。

电源管理信号：控制电压域的转换器，通过开漏输出控制电源开关和设备使能。

作者：没道理hhhhh