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  • 2017-07-14 14:36:54
    上拉电阻的目的是为了保证在无信号输入时输入端的电平为高电平。而在信号输入为低电平是输入端的电平应该也为低电平。如果没有上拉电阻
    在没有外界输入的情况下输入端是悬空的,它的电平是未知的无法保证的,上拉电阻就是为了保证无信号输入时输入端的电平为高电平,
    同样还有下拉电阻它是为了保证无信号输入时输入端的电平为低电平。
    
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    关于STM32按键实验中连接按键的GPIO管脚是配置为上拉输入还是下拉输入的理解:

    以正点原子按键输入实验为例:

    (1)按键KEY0<——>PE4  按键另一端接GND

    (2)按键KEY1<——>PE3  按键另一端接GND

    (3)按键WK_UP<——>PA0 按键另一端接VCC

      个人理解:

             首先上下拉的目的是给IO口设定一个默认的状态,比如按键控制使能的话,如果按键按下是高电平有效的话,我们就下拉,让该IO口在默认状态下处于低电平(即没有按键按下时IO口检测到的总是低电平,只有按键按下的时候IO口才会检测到高电平);如果按键按下是低电平有效的话,我们就上拉,让该IO口在默认状态下处于高电平(即没有按键按下时IO口检测到的总是高电平,只有按键按下的时候IO口才会检测到低电平)。

            有点绕,简化理解:就是让GPIO输入脚在没有输入信号的情况下能够有确定的电平信号被我们知道,上拉就是高电平(因为上拉输入是芯片内部有个电阻一端连接的是VCC,下拉就是低电平(因为下拉输入是芯片内部有个电阻一端连接的是GND)。

            比如我们这里的KEY0/KEY1按键,在没有被按下的时候,因为一端连接的是GND且是断开的,另一端所连接的GPIO管脚要配置成默认状态下检测到的是高电平信号(只有按键按下检测到的才是低电平信号,即低电平有效),所以按键初始化时相关IO要配置成上拉输入;而WK_UP按键,在没有被按下的时候,因为一端连接的是VCC且是断开的,另一端所连接的GPIO管脚要配置成默认状态下检测到的是低电平信号(只有按键按下检测到的才是高电平信号,即高电平有效),所以按键初始化时相关IO要配置成下拉输入。

            再简化:上拉输入就是指在IO口上(芯片内部)串一个电阻到vcc,正常情况IO监测到的是高电平,适用于外部接GND的按键输入;下拉输入是指在IO口上(芯片内部)串一个电阻到GND,正常情况IO监测到的是低电平,适用于外部接VCC的按键输入。(实在还不理解,记住会用也行)

            知识点补充:

           (1)上拉就是将不确定的信号通过一个一端连接VCC的电阻钳位在高电平,电阻同时起限流作用。

           (2)下拉就是将不确定的信号通过一个一端连接GND的电阻钳位在低电平。 

           (3)一般作单键触发使用时,如果IC本身没有内接电阻,为了使单键维持在不被触发的状态或是触发后回到原状态,必须在IC外部另接一电阻。
           (4)数字电路有三种状态:高电平、低电平、和高阻态。有些应用场合不希望出现高阻状态,可以通过上拉电阻或下拉电阻的方式使电平处于稳定状态,具体视设计要求而定。

          (5)I/O端口,有的可以设置,有的不可以设置,有的是内置,有的是需要外接,I/O端口的输出类似与一个三极管的C,当C接通过一个电阻和电源连接在一起的时候,该电阻成为上C拉电阻,也就是说,如果该端口正常时为高电平,C通过一个电阻和地连接在一起的时候,该电阻称为下拉电阻,使该端口平时为低电平,作用:比如,当一个接有上拉电阻的端口设为输入状态时,他的常态就为高电平,用于检测低电平的输入;反之,当一个接有下拉电阻的端口设为输入状态时,他的常态就为低电平,用于检测高电平的输入。 
        (6)上拉电阻有时还用来解决总线驱动能力不足时,为总线提供电流,即一般说法的拉电流;下拉电阻是用来吸收电流的,也就是灌电流。比如有I2C总线使用会上拉一个10k的电阻。
        (7)端口选择还应该注意端口的初始状态。这个状态是系统复位时的状态,是不受上层软件控制的,假如选择的端口正常是高电平有效的,那么应该另选一个系统复位时是下拉状态的端口来使用。

     

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  • 1、上拉输入拉就是把电位拉高,比如拉到Vcc。拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平!电阻同时起限流作用!弱强只是拉电阻的阻值不同,没有什么严格区分。 2、下拉输入:就是把电压拉低,拉到GND。...

    1上拉输入:上拉就是把电位拉高,比如拉到Vcc上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平!电阻同时起限流作用!弱强只是上拉电阻的阻值不同,没有什么严格区分

    2下拉输入就是把电压拉低,拉到GND。与上拉原理相似。

    3浮空输入浮空(floating)就是逻辑器件的输入引脚即不接高电平,也不接低电平。由于逻辑器件的内部结构,当它输入引脚悬空时,相当于该引脚接了高电平。一般实际运用时,引脚不建议悬空,易受干扰。 通俗讲就是让管脚什么都不接,浮空着。

    4模拟输入模拟输入是指传统方式的输入.数字输入是输入PCM数字信号,0,1的二进制数字信号,通过数模转换,转换成模拟信号,经前级放大进入功率放大器,功率放大器还是模拟的。

    5推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源低定。

    6开漏输出:输出端相当于三极管的集电极要得到高电平状态需要上拉电阻才行适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20mA以内).

    7复用输出:可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况(即并非作为通用IO口使用)。端口必须配置成复用功能输出模式(推挽或开漏)。

    STM32中选用IO模式,下面是参考网上的总结一下。

    (1)GPIO_Mode_AIN 模拟输入---应用ADC模拟输入,或者低功耗下省电

    (2)GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入---可以做KEY识别

    (3)GPIO_Mode_IPD 下拉输入--- IO内部下拉电阻输入

    (4)GPIO_Mode_IPU 上拉输入---IO内部上拉电阻输入

    (5)GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出---IO输出0GNDIO输出1,悬空,需要外接上拉电阻,才能实现输出高电平。当输出为1时,IO口的状态由上拉电阻拉高电平,但由于是开漏输出模式,这样IO口也就可以由外部电路改变为低电平或不变。可以读IO输入电平变化,实现C51IO双向功能
    (6)GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出---
    IO输出0-GND, IO输出-VCC,读输入值是未知的
    (7)GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出---
    片内外设功能(TX1,MOSI,MISO.SCK.SS
    (8)GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出---
    片内外设功能(I2CSCL,SDA

    1.推挽输出

    可以输出高、低电平,连接数字器件;推挽结构一般是指两个三极管分别受两个互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源决定。
    推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时,两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小、效率高。输出既可以向负载灌电流,也可以从负载抽取电流。推拉式输出级既提高电路的负载能力,又提高开关速度。

    2.开漏输出

    输出端相当于三极管的集电极,要得到高电平状态需要上拉电阻才行。适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20mA以内)。开漏形式的电路有以下几个特点:
        1
    、利用外部电路的驱动能力,减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时,驱动电流是从外部的VCC流经上拉电阻、MOSFETGNDIC内部仅需很小的栅极驱动电流。

    2、一般来说,开漏是用来连接不同电平的器件,匹配电平用的,因为开漏引脚不连接外部的上拉电阻时,只能输出低电平,如果需要同时具备输出高电平的功能,则需要接上拉电阻,很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压,便可以改变传输电平。比如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。(上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的速度。阻值越大,速度越低功耗越小,所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。)

        3、开漏输出提供了灵活的输出方式,但是也有其弱点,就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电,所以当电阻选择小时延时就小,但功耗大;反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求,则建议用下降沿输出。
        4
    、可以将多个开漏输出连接到一条线上。通过一只上拉电阻,在不增加任何器件的情况下,形成与逻辑关系,即线与。可以简单的理解为:在所有引脚连在一起时,外接一上拉电阻,如果有一个引脚输出为逻辑0,相当于接地,与之并联的回路相当于被一根导线短路,所以外电路逻辑电平便为0,只有都为高电平时,与的结果才为逻辑1

    关于推挽输出和开漏输出,最后用一幅最简单的图形来概括:该图中左边的便是推挽输出模式,其中比较器输出高电平时下面的PNP三极管截止,而上面NPN三极管导通,输出电平VS+;当比较器输出低电平时则恰恰相反,PNP三极管导通,输出和地相连,为低电平。右边的则可以理解为开漏输出形式,需要接上拉。


    3.浮空输入

    对于浮空输入,一直没找到很权威的解释,只好从以下图中去理解了


    由于浮空输入一般多用于外部按键输入,结合图上的输入部分电路,我理解为浮空输入状态下,IO的电平状态是不确定的,完全由外部输入决定,如果在该引脚悬空的情况下,读取该端口的电平是不确定的。

    4.上拉输入/下拉输入/模拟输入

    这几个概念很好理解,从字面便能轻易读懂。
    5.
    复用开漏输出、复用推挽输出

    可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况(即并非作为通用IO口使用)
    6.
    总结在STM32中选用IO模式

    1、浮空输入GPIO_IN_FLOATING ——浮空输入,可以做KEY识别,RX1
    2
    、带上拉输入GPIO_IPU——IO内部上拉电阻输入
    3
    、带下拉输入GPIO_IPD—— IO内部下拉电阻输入
    4
    、模拟输入GPIO_AIN ——应用ADC模拟输入,或者低功耗下省电
    5
    、开漏输出GPIO_OUT_OD ——IO输出0GNDIO输出1,悬空,需要外接上拉电阻,才能实现输出高电平。当输出为1时,IO口的状态由上拉电阻拉高电平,但由于是开漏输出模式,这样IO口也就可以由外部电路改变为低电平或不变。可以读IO输入电平变化,实现C51IO双向功能
    6
    、推挽输出GPIO_OUT_PP ——IO输出0-GND, IO输出1 -VCC,读输入值是未知的
    7
    、复用功能的推挽输出GPIO_AF_PP ——片内外设功能(I2CSCL,SDA)
    8
    、复用功能的开漏输出GPIO_AF_OD——片内外设功能(TX1,MOSI,MISO.SCK.SS)

    7.STM32设置实例

    1、模拟I2C使用开漏输出_OUT_OD,接上拉电阻,能够正确输出01;读值时先GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);拉高,然后可以读IO的值;使用GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_0);
    2
    、如果是无上拉电阻,IO默认是高电平;需要读取IO的值,可以使用带上拉输入_IPU和浮空输入_IN_FLOATING和开漏输出_OUT_OD;
    8.
    通常有5种方式使用某个引脚功能,它们的配置方式如下:

    1、作为普通GPIO输入:根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入,同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
    2
    、作为普通GPIO输出:根据需要配置该引脚为推挽输出或开漏输出,同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
    3
    、作为普通模拟输入:配置该引脚为模拟输入模式,同时不要使能该引脚对应的所有复用功能模块。
    4
    、作为内置外设的输入:根据需要配置该引脚为浮空输入、带弱上拉输入或带弱下拉输入,同时使能该引脚对应的某个复用功能模块。
    5
    、作为内置外设的输出:根据需要配置该引脚为复用推挽输出或复用开漏输出,同时使能该引脚对应的所有复用功能模块。

    注意如果有多个复用功能模块对应同一个引脚,只能使能其中之一,其它模块保持非使能状态。比如要使用STM32F103VBT64748脚的USART3功能,则需要配置47脚为复用推挽输出或复用开漏输出,配置48脚为某种输入模式,同时使能USART3并保持I2C2的非使能状态。如果要使用STM32F103VBT647脚作为TIM2_CH3,则需要对TIM2进行重映射,然后再按复用功能的方式配置对应引脚。

















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  • 以及上拉输入、下拉输入、浮空输入、模拟输入的区别 最近在看数据手册的时候,发现在Cortex-M3里,对于GPIO的配置种类有8种之多: (1)GPIO_Mode_AIN 模拟输入 (2)GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入 (3)GPIO_...

    以及上拉输入、下拉输入、浮空输入、模拟输入的区别

    最近在看数据手册的时候,发现在Cortex-M3里,对于GPIO的配置种类有8种之多:

    (1)GPIO_Mode_AIN 模拟输入
    (2)GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入
    (3)GPIO_Mode_IPD 下拉输入
    (4)GPIO_Mode_IPU 上拉输入
    (5)GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出
    (6)GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出
    (7)GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出
    (8)GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出
    对于刚入门的新手,我想这几个概念是必须得搞清楚的,平时接触的最多的也就是推挽输出、开漏输出、上拉输入这三种,但一直未曾对这些做过归纳。因此,在这里做一个总结:

    推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件; 推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源低定。

    推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时,两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小、效率高。输出既可以向负载灌电流,也可以从负载抽取电流。推拉式输出级既提高电路的负载能力,又提高开关速度。

    详细理解:


    如图所示,推挽放大器的输出级有两个“臂”(两组放大元件),一个“臂”的电流增加时,另一个“臂”的电流则减小,二者的状态轮流转换。对负载而言,好像是一个“臂”在推,一个“臂”在拉,共同完成电流输出任务。当输出高电平时,也就是下级负载门输入高电平时,输出端的电流将是下级门从本级电源经VT3拉出。这样一来,输出高低电平时,VT3 一路和 VT5 一路将交替工作,从而减低了功耗,提高了每个管的承受能力。又由于不论走哪一路,管子导通电阻都很小,使RC常数很小,转变速度很快。因此,推拉式输出级既提高电路的负载能力,又提高开关速度。

    开漏输出:输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内).

    开漏形式的电路有以下几个特点:

    1. 利用外部电路的驱动能力,减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时,驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up ,MOSFET到GND。IC内部仅需很下的栅极驱动电流。

    2. 一般来说,开漏是用来连接不同电平的器件,匹配电平用的,因为开漏引脚不连接外部的上拉电阻时,只能输出低电平,如果需要同时具备输出高电平的功能,则需要接上拉电阻,很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压,便可以改变传输电平。比如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。(上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的沿的速度 。阻值越大,速度越低功耗越小,所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。)

    3. OPEN-DRAIN提供了灵活的输出方式,但是也有其弱点,就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电,所以当电阻选择小时延时就小,但功耗大;反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求,则建议用下降沿输出。

    4. 可以将多个开漏输出的Pin,连接到一条线上。通过一只上拉电阻,在不增加任何器件的情况下,形成“与逻辑”关系。这也是I2C,SMBus等总线判断总线占用状态的原理。补充:什么是“线与”?:

    在一个结点(线)上, 连接一个上拉电阻到电源 VCC 或 VDD 和 n 个 NPN 或 NMOS 晶体管的集电极 C 或漏极 D, 这些晶体管的发射极 E 或源极 S 都接到地线上, 只要有一个晶体管饱和, 这个结点(线)就被拉到地线电平上. 因为这些晶体管的基极注入电流(NPN)或栅极加上高电平(NMOS),晶体管就会饱和, 所以这些基极或栅极对这个结点(线)的关系是或非 NOR 逻辑. 如果这个结点后面加一个反相器, 就是或 OR 逻辑.

    其实可以简单的理解为:在所有引脚连在一起时,外接一上拉电阻,如果有一个引脚输出为逻辑0,相当于接地,与之并联的回路“相当于被一根导线短路”,所以外电路逻辑电平便为0,只有都为高电平时,与的结果才为逻辑1。

    关于推挽输出和开漏输出,最后用一幅最简单的图形来概括:


    该图中左边的便是推挽输出模式,其中比较器输出高电平时下面的PNP三极管截止,而上面NPN三极管导通,输出电平VS+;当比较器输出低电平时则恰恰相反,PNP三极管导通,输出和地相连,为低电平。右边的则可以理解为开漏输出形式,需要接上拉。

    浮空输入:对于浮空输入,一直没找到很权威的解释,只好从以下图中去理解了


    由于浮空输入一般多用于外部按键输入,结合图上的输入部分电路,我理解为浮空输入状态下,IO的电平状态是不确定的,完全由外部输入决定,如果在该引脚悬空的情况下,读取该端口的电平是不确定的。

    上拉输入/下拉输入/模拟输入:这几个概念很好理解,从字面便能轻易读懂。

    复用开漏输出、复用推挽输出:可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况(即并非作为通用IO口使用)

    最后总结下使用情况:

    在STM32中选用IO模式
    (1) 浮空输入_IN_FLOATING ——浮空输入,可以做KEY识别,RX1
    (2)带上拉输入_IPU——IO内部上拉电阻输入
    (3)带下拉输入_IPD—— IO内部下拉电阻输入
    (4) 模拟输入_AIN ——应用ADC模拟输入,或者低功耗下省电
    (5)开漏输出_OUT_OD ——IO输出0接GND,IO输出1,悬空,需要外接上拉电阻,才能实现输出高电平。当输出为1时,IO口的状态由上拉电阻拉高电平,但由于是开漏输出模式,这样IO口也就可以由外部电路改变为低电平或不变。可以读IO输入电平变化,实现C51的IO双向功能
    (6)推挽输出_OUT_PP ——IO输出0-接GND, IO输出1 -接VCC,读输入值是未知的
    (7)复用功能的推挽输出_AF_PP ——片内外设功能(I2C的SCL,SDA)
    (8)复用功能的开漏输出_AF_OD——片内外设功能(TX1,MOSI,MISO.SCK.SS)
    STM32设置实例:
    (1)模拟I2C使用开漏输出_OUT_OD,接上拉电阻,能够正确输出0和1;读值时先GPIO_SetBits(GPIOB, GPIO_Pin_0);拉高,然后可以读IO的值;使用GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_0);
    (2)如果是无上拉电阻,IO默认是高电平;需要读取IO的值,可以使用带上拉输入_IPU和浮空输入_IN_FLOATING和开漏输出_OUT_OD;

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    千次阅读 2018-07-29 14:24:01
    上拉输入:有拉电阻  按键未按下时端口接高电平,即高电平 1 状态---3.3v  按键按下时端口接低电平,即低电平 0 状态-------0  下拉输入:有下拉电阻  按键未按下时端口接低电平...
  • 1、上拉输入拉就是把电位拉高,比如拉到Vcc。拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平!电阻同时起限流作用!强弱只是拉电阻的阻值不同,没有什么严格区分。 2、下拉输入:就是把电压拉低,拉到GND。...

空空如也

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上拉输入是什么