不到2000字，轻松带你搞懂STM32中GPIO的8种工作模式

大家好，我是知微！

学习过单片机的小伙伴对GPIO肯定不陌生，GPIO （general purpose input output）是通用输入输出端口的简称，通俗来讲就是单片机上的引脚。

在STM32中，GPIO的工作模式被细分为8种，对于初学者来讲，要理解它们可太难了！

诶诶诶，给个机会，先别急着退出哈！

这不是有我在呢，跟着这篇文章学习，保证你几分钟时间就能轻松掌握这8种工作模式。

那么，好戏开始咯！

输入输出

首先，我们先要知道一个概念，GPIO的输入输出都是相对于MCU(单片机)来说的。

• MCU给引脚信号，称之为输出
• MCU接收引脚给过来的信号，则叫做输入。

知道这个之后，我们就可以进行下一步了，先从输出说起。

四种输出模式

1、 推挽输出

我第一次听到推挽这个词的时候，一脸懵逼，啥玩意儿啊！其实看英文反而好理解，push-pull，也就是推拉的意思。

这个叫做推

这个叫做挽

• 推挽输出模式下，GPIO可以输出高电平，也可以输出低电平。

• 当输出高电平时，P-MOS导通，电流按下图箭头所示流出去，称之为推，把电流推出去。

• 当输出低电平时，N-MOS导通，电流按下图箭头所示流进来，称之为挽，把电流挽回来。

应用场景：适用于通用的数字输出场景，如点亮LED灯

2、开漏输出

这又是一个不好理解的词，开漏，是不是什么东西开了，然后漏出来了？

其实不是这样的，开是开路的意思。开路表示电路中存在一个断链，电流无法从一个点流到另一个点。

那么肯定有小伙伴会有疑问，开路和断路有啥区别？

这里简单说明一下：

• 开路表示电路中不存在电流流动；

  

• 断路表示电路中某一部分不通过电流流动，但是电路中仍然存在其他电流流动的路径

好了，话题不扯远了，继续说开漏中的漏。

我们知道，MOS管的三个极分别是栅极(G)、源极(S)和漏极(D)。这里的漏就是MOS三个极中的漏极。

• 开漏输出模式下，GPIO可以输出低电平，也可以输出高阻态。在此模式下，P-MOS始终处于关断状态。

• 当输出控制器将P-MOS关断、N-MOS导通时，此时输出接VSS，输出低电平

• 当输出控制器将P-MOS关断、N-MOS关断时，相当于什么都没接，此时输出浮空，相对于其它点的电阻无穷大，呈现高阻态，可以理解为开路

应用场景：适用于多个设备共享同一信号线，如I2C通信协议

3、复用推挽输出

• 和推挽输出同理，只不过此时的输出控制器由片上外设控制

应用场景：允许GPIO引脚用于微控制器的特定功能，如SPI、I2C、USART等接口，同时保持推挽输出的特性

4、复用开漏输出

• 和开漏输出同理，只不过此时的输出控制器由片上外设控制

应用场景：适用于复用功能接口，且需要多设备共享通讯总线（如I2C）的场景

四种输入模式

1、上拉输入

你可以把输入驱动器框中，跟VDD和VSS连接的电阻，想象成两个弹簧。

当VDD的开关闭合时，上拉电阻接通VDD，此时弹簧向上拉。

可以读取I/O引脚状态，默认为高电平。

应用场景：常用于矩阵键盘或按钮输入

2、下拉输入

当VSS的开关闭合时，下拉电阻接通VSS，此时弹簧向下拉。

可以读取I/O引脚状态，默认为低电平。

应用场景：如按钮开关连接到地时的检测

3、浮空输入

当VDD和VSS的开关都断开时，此时弹簧既不向上拉，也不向下拉，处于一种悬空的状态。

浮空输入状态下，读取该端口的电平是不确定的。

应用场景：常用于接收来自开关、键盘或其他数字接口的信号

4、模拟输入

从图示可以看到，之前的3种模式，输入的信号都经过了TTL施密特触发器，把缓慢变化的模拟信号转换成阶段变化的数字信号。而这种模式，信号没有经过施密特触发器，直接接到片上外设。

相较于其他输入模式只能读取到逻辑高/低电平（数字量），该模式能读取到细微变化的值（模拟量）。

通俗来讲就是，别的模式只能读取0和1，而模拟输入可以读取到0-1的变化区间。

主要应用：读取来自传感器（如温度传感器、电位计）的模拟信号

好了，STM32的8种GPIO端口模式的介绍到这里就结束了，看完之后是不是对这些概念清晰多了。

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