STM32GPIO的8种工作模式
发布日期:2021-05-08 04:44:53 浏览次数:22 分类:精选文章

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推挽输出与开漏输出:两种常见的微控制器输出模式

在微控制器设计中,输出模式的选择对系统性能和功能实现有着重要影响。推挽输出和开漏输出是两种常见的输出模式,它们各有优缺点,适用于不同的场景。本文将详细分析这两种输出模式的特点及其应用。

推挽输出

推挽输出是一种常见的高功率输出模式,通常由两个参数相同的三极管或MOSFET组成。其工作原理为:在高电平状态下,一个三极管导通,另一个保持截止;在低电平状态下,情况恰好相反。这种设计使得导通损耗最小,效率最高。推挽输出的特点包括:

  • 高效性:由于每次只有一只三极管或MOSFET导通,导通损耗较小,系统效率高。
  • 灵活性:输出既可以向负载灌电流,也可以从负载抽取电流。
  • 快速切换:推挽结构使得开关速度较快,适合高频率的应用。
  • 开漏输出

    开漏输出是一种低功耗的输出模式,其输出端连接至地(GND)。要输出高电平,通常需要外部接一个上拉电阻。开漏输出的特点包括:

  • 低功耗:在输出高电平时,外部电流主要流经上拉电阻,内部驱动电流较小,功耗低。
  • 灵活性:可以通过改变上拉电阻的阻值来调整电平转换速度和功耗。
  • 延迟问题:上升沿的延迟较长,通常需要在负载电阻选择上进行权衡。
  • 浮空输入

    浮空输入是一种特殊的输入模式,其输入引脚不连接外部电路,完全由外部信号决定。浮空输入的特点包括:

  • 不确定性:在浮空状态下,输入电平可能不确定,需通过外部信号控制。
  • 灵活性:常用于外部按键输入,适合需要读取不确定电平的场景。
  • 上拉输入/下拉输入/模拟输入

    这些输入模式在微控制器中有着广泛的应用:

  • 上拉输入:通过内部上拉电阻实现,适合需要接地的低功耗输入。
  • 下拉输入:通过内部下拉电阻实现,适合需要连接VCC的低功耗输入。
  • 模拟输入:通过ADC转换实现,适合对连续电压变化有要求的场景。
  • 复用开漏输出/复用推挽输出

    复用功能允许GPIO口在不进行通用IO操作时,作为复用输出或输入使用。例如:

  • 复用推挽输出:用于外设功能如I2C的SCL和SDA信号。
  • 复用开漏输出:用于外设功能如UART的TX和RX信号。
  • STM32中IO模式选择

    在STM32中,GPIO口的配置方式多样,常见模式包括:

  • 浮空输入:适合KEY按键等外部输入,支持低功耗。
  • 带上拉输入:内部上拉电阻供电,适合接地信号。
  • 带下拉输入:内部下拉电阻供电,适合连接VCC信号。
  • 模拟输入:适合对电压变化敏感的场景。
  • 开漏输出:适合需要外部上拉电阻的高电平输出。
  • 推挽输出:适合高功率、快速切换的场景。
  • 常见配置实例

  • 模拟I2C:使用开漏输出模式,外接上拉电阻,实现0和1的正确输出。
  • 浮空输入:默认状态下,IO电平不确定,需外部控制。
  • 使用建议

  • 普通GPIO使用:根据需求配置输入或输出模式,避免复用功能干扰。
  • 复用功能使用:选择适合的复用模式,并确保其他功能不干扰。
  • 通过合理选择输出模式和输入模式,可以显著优化系统性能和功能实现。

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