stm32标准库开发(一)：八种GPIO模式介绍

八种GPIO模式

stm32定义了GPIO的八种模式，分别为4种输入模式和4种输出模式，使用场合、时机有所不同：

typedef enum
{ GPIO_Mode_AIN = 0x0,
  GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,
  GPIO_Mode_IPD = 0x28,
  GPIO_Mode_IPU = 0x48,
  GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,
  GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,
  GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,
  GPIO_Mode_AF_PP = 0x18
}GPIOMode_TypeDef;

输入模式

GPIO_Mode_AIN：模拟输入模式；这是最容易区分的模式，只有需要模拟输入时才需要这种模式，例如AD模数转换。

后面三种模式可以放在一起讨论

GPIO_Mode_IN_FLOATING：浮空输入模式
GPIO_Mode_IPD：下拉输入模式
GPIO_Mode_IPU：上拉输入模式

stm32GPIO结构这三个输入模式是配置红框位置而来，开关如果全部打开不连接电阻，那么输入电平就完全来自引脚，因为稳压二极管的存在，能够限定引脚电压为0~3.3V（stm32部分引脚标识FT，代表能够输入5V电压），这就是浮空输入模式；如果连接上拉电阻，那么输入时空闲电平会被限定在高电平的VDD，那么就是上拉输入模式；如果连接下拉电阻，输入时空闲电平被拉低至低电平Vss，就是下拉输入模式；

最常用的模式是上拉输入或者浮空输入，上拉输入一般用于一些简单设备，例如红外开关、光敏电阻、热敏电阻、按键、编码器等，检测是否有低电平输入；浮空输入说明识别的电平高低是不确定的，连接高阻抗电源、开漏输出，或者读取外设的数字输入电平是高电平还是低电平等；

输出模式

GPIO_Mode_Out_OD：开漏输出
GPIO_Mode_Out_PP：推挽输出 这两个模式配置的是蓝色框的Mos管：

选择推挽输出时，PMos管和NMos管都会工作，当配置输出高电平时，P管导通，N管截断，输出电平被上拉至VDD，一般为3.3V；当配置输出低电平时，N管导通，P管截断，输出电压被拉低到低电平阈值电压（姑且认为是0V）；值得注意的是，这里的高低电压是有驱动能力的，例如驱动一个喇叭、LED等；这里的驱动性能，还可以理解成它有电源相似的能力，它的高低电平边沿很窄，因此具有很高的数据传输性能，例如SPI协议；另一方面，这种性能有时候是我们不想要的，因为它不能实现线与的功能，如果推挽输出并接，高电平会直接涌入与其并接的产生低电平的Nmos，导致器件直接损毁，线与示意：

选择开漏输出时，只有NMos管会工作，当配置产生低电平时，和推挽输出一样N管导通输出低电平；而高电平时，因为NMos管的漏极是开路的，我们说这个高电平没有驱动能力；因此在外设电路需要加上拉电阻，这个上拉电阻可以使得进入漏极电流小于场效应管的安全电流，此外，它将电压安全地上拉到VDD（场效应管的阻值达几百万欧，限流电阻一般为几千欧，分压几乎可以忽略不计）。再者，这里的VDD来自场效应管外部，因此可以是3.3V甚至是5V的电压，这就完成了电平转换，3.3V供电的单片机通过外设电路供电可以输出5V电压！此外，OD(Mos管，漏极开路)、OC(晶体管，集电极开路)门都可以实现线与功能，如下图，OD门并不直接输出高电平，因此不会出现灌流的情况。当下方的OD门输出低电平时，L直接被下拉到低电平，限流电阻保证了安全性。另一方面，这种弱驱动模式可以避免多机通信的干扰，所以I2C协议引脚采用了这种方式；

GPIO_Mode_AF_OD：复用开漏输出
GPIO_Mode_AF_PP：复用推挽输出 输出原理同开漏和推挽，只是这里是复用，复用是将控制权从CPU移交片上外设；

stm32片上外设有定时器、串口、I2C等相关，一个引脚可能是普通的GPIO，也可能是片上外设的引脚，例如串口、定时器的引脚，这时候就要通过复用功能。

stm32还有另外一种功能容易与其混淆，称重映射或者重定义。如果一个引脚已经固定被某个功能使用了，例如用作串口引脚，那么这个引脚的定时器功能就不能被使用了，stm32也许将该功能映射到其他引脚，这时只需要按照重定义步骤配置一下，就能在其他引脚使用该功能。

复用与重映射

查看stm32引脚定义，引脚有三个功能分类，分别是主功能、默认复用功能和重定义功能: stm32部分引脚定义

主功能主要是两种，最采用的是GPIO口，用左常规的输入和输出；另一种是用于调试的引脚，例如下载的程序的引脚，这些引脚通常兼容多种调试协议，例如JTAG（Joint Test Action Group，联合测试行动小组）和SWD（Serial Wire Debug），后者需要引脚更少，且高速调试更稳定，Jlink兼容JTAG，stlink、Ulink等兼容两种协议，还有许多厂商也会制作自己的仿真器link。stm32中定义了5个引脚主功能为JTAG所用，其中重复有两个主功能兼容SWD，可以通过重定义，将其映射为普通的GPIO，但是届时就无法通过Link下载器下载和调试程序了，只能通过串口下载修正。

默认复用功能即将GPIO复用为片内外设引脚，例如希望通过定时器实现引脚电平计数、测频率等，复用的方法直接使用复用推挽输出/复用开漏输出即可。（更详细可参考本系列的《TIM定时中断》等片内外设文章。

1	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_AF_PP;

除了将调试引脚映射到GPIO，重映射的另一种情况是将一个引脚的复用，映射到另一个引脚上，stm32支持了有限的引脚重定义功能，使得其他引脚在某引脚被占用时能够享受某些引脚的外设资源，这个过程除了要使用复用输出，还需要AFIO干预。

例如，GPIO_PartialRemap1_TIM2应该参考数据手册，定义了部分映射功能1，实现了两个引脚的重映射：

1 2	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); //使能AFIO GPIO_PinRemapConfig(GPIO_PartialRemap1_TIM2, ENABLE); //将定时器引脚按方式1映射

即将PA0、PA1的TIM资源重映射到PA15、PB3，不同单片机的重定义引脚绑定关系是不一样的，具体参考数据手册。

调试端口的重映射：慎用GPIO_Remap_SWJ_Disable；

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE);  //使能AFIO
GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable, ENABLE);

//几种取消调试端口参数
GPIO_Remap_SWJ_NoJTRST  //Full SWJ Enabled (JTAG-DP + SW-DP) but without JTRST
GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable //JTAG-DP Disabled and SW-DP Enabled
GPIO_Remap_SWJ_Disable  //Full SWJ Disabled (JTAG-DP + SW-DP)

最后在对应Pin选择应该使用复用输出。