如何理解STM32单片机引脚的复用功能

如何理解STM32单⽚机引脚的复⽤功能？1、对于单⽚机⽽⾔，GPIO引脚的配置是很基础也是很重要的。错误的引脚配置⾮但不能实现想要的功能，⽽且出错时往往不容易查找，耽误调试的时间。这就需要编程调试⼈员对GPIO引脚的配置有很好的理解。今天这篇⽂章，我们就来谈谈STM32Fxx系列单⽚机引脚的复⽤功能（AlternateFunction)。2、STM32Fxx系列单⽚机的GPIO引脚可以配置为浮空输⼊（InputFloating）、上拉输⼊（InputPull-up）、下拉输⼊（InputPull-down）、模拟量（Analog）、开漏输出（OutputOpen-drain）、推挽输出（OutputPush-pull）、复⽤开漏（Alternatefunctionopen-drain）输出和复⽤推挽（Alternatefunctionpush-pull）输出等⼋种模式。下图为芯⽚数据⼿册的内容:3、上拉电阻，在引脚空闲状态下（⽆外部输⼊时），给引脚⼀个默认的电平状态（⾼电平）下拉电阻，在引脚空闲状态下（⽆外部输⼊时），给引脚⼀个默认的电平状态（低电平）开漏输出，可以直接输出⼀个低电平，但是不能直接输出⾼电平（可以借助外部上拉电阻）推挽输出，可以直接输出⾼电平和低电平4、输⼊模式注意：每个引脚内部都有两个电阻（上拉电阻+下拉电阻），但是引脚内部的上拉电阻是⼀个弱上拉（驱动能⼒⽐较弱），如果打算给引脚⼀个确定的电平，建议在引脚外部接上拉电阻。5、输出模式MOS管和N-MOS管循环导通，这样的好处是可以提⾼负载能⼒和切换速度，并且可以降低功耗。先来介绍下开漏输出和推挽输出的区别：STM32Fxx系列单⽚机的输出电路有两个MOS管：P-MOS和N-MOS。在开漏输出模式下，P-MOS管不⼯作，只有N-MOS管起作⽤。若输出数据寄存器的值为0，则N-MOS导通，IO⼝输出低电平；若输出数据寄存器的值为1，则N-MOS截⽌；由于P-MOS不⼯作，此时IO⼝既不是⾼电平，也不是低电平，这种状态被称为⾼阻态。在推挽输出模式下，若输出数据寄存器的值为0，则N-MOS导通，P-MOS截⽌，IO⼝输出低电平；若输出数据寄存器的值为1，则N-MOS截⽌，P-MOS导通，IO⼝输出⾼电平；我们知道STM32Fxx单⽚机还有复⽤开漏输出和复⽤推挽输出，它们和上⾯讲到的（普通）开漏输出和（普通）推挽输出有什么区别呢？这就涉及到针脚的复⽤功能。我们知道，STM32Fxx内部集成了很多的外设控制器，⽐如USART、SPI、bxCAN等等，这些外设控制器，也需要通过引脚与外设连接。复⽤功能是相对于单⽚机的引脚⽽⾔的。所谓“复⽤功能”，是指单⽚机的引脚既可以做普通GPIO使⽤，也可以作为内部外设控制器的引脚来使⽤。⽐如我们来看看STM32F103xx单⽚机的PA5引脚，如下图：⾸先，PA5可以做为普通GPIO来使⽤；其次，如果作为外设的引脚，它可以作为SPI1的时钟（SPI1_SCK）、DAC的输出通道1（DAC_OUT1）或者ADC的输⼊通道5（ADC12_IN5）。PA5⽀持的三种外设（SPI1、DAC、ADC）在同⼀时刻只能选择⼀种，选择的⽅法是开启相应外设的时钟，并使其它外设的时钟保持关闭状态。如果PA5被配置为复⽤功能，但是没有开启它⽀持的任何外设的时钟，它的输出是不确定的。复⽤推挽输出和（普通）推挽输出在输出的时候均使⽤两个MOS管（P-MOS和-MOS），其输出电路是相同的。区别在于控制输出的信号来源：（普通）推挽输出控制MOS管的信号来⾃输出数据寄存器，⽽复⽤推挽输出的控制信号来⾃单⽚机的内置外设控制器（⽐如SPI1）。复⽤开漏输出和（普通）开漏输出的道理是⼀样的。下⾯这张图，是普通GPIO输出的引脚配置图，可以看到其输出信号来⾃输出数据寄存器（Outputdataregister）：下⾯这张图，是选择复⽤功能后的引脚配置图，可以看到其输出信号来⾃芯⽚内置的外设控制器：注：虽然复⽤模式的控制信号来⾃内置外设控制器，但是单⽚机（CPU）依然可以读取相应的数据。在复⽤推挽输出模式下，单⽚机可以通过读取输出数据寄存器（Out