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STM32 GPIO實現與外部通訊、控制以及數據采集方案介紹

39度創意研究所 ? 2020-10-19 12:13 ? 次閱讀

GPIO是什么

GPIO是通用輸入輸出端口的簡稱,簡單來說就是STM32可控制的引腳,STM32芯片的GPIO引腳與外部設備連接起來,從而實現與外部通訊、控制以及數據采集的功能。
STM32芯片的GPIO被分成很多組,每組有16個引腳,如型號為STM32F103ZET6型號的芯片有GPIOA、GPIOB、GPIOC至GPIOG共7組GPIO,芯片一共144個引腳,其中GPIO就占了一大部分,所有的GPlO引腳都有基本的輸入輸出功能。
最基本的輸出功能是由STM32控制引腳輸出高、低電平,實現開關控制,如把GPIO引腳接入到LED燈,那就可以控制LED燈的亮滅,引腳接入到繼電器三極管,那就可以通過繼電器或三極管控制外部大功率電路的通斷。
最基本的輸入功能是檢測外部輸入電平,如把GPIO引腳連接到按鍵,通過電平高低區分按鍵是否被按下。

點亮PB0 LED:

GPIO功能框圖


根據數據手冊中列出的每個I/O端口的特定硬件特征,GPIO端口的每個位可以由軟件分別配置成多種模式:

輸入浮空

輸入上拉

輸入下拉

模擬輸入

開漏輸出

推挽式輸出

推挽式復用功能

開漏復用功能

每個I/O端口位可以自由編程,然而I/O端口寄存器必須按32位字被訪問(不允許半字或字節訪問),GPIOx-BSRR和GPIOxBRR寄存器允許對任何GPIO寄存器的讀/更改的獨立訪問;這樣,在讀和更改訪間之間產生IRQ時不會發生危險。

圖上除了I/O引腳我們能在芯片外部看到,其余部分都在芯片內部

1:保護模塊:當I/O引腳輸入正電壓大于VDD,電流就會流向VDD不會流進芯片內部,從而保護電路(遠大于VDD時二極管會燒壞,因此不能將引腳直接接電極,要用電機驅動),反之輸入負電壓超過VSS時,電流就會從VSS往外流。

2:推挽、開漏或關閉:用以下兩個寄存器配置,每4個位控制一個GPIO,配置輸入輸出的各種模式(右上的上拉下拉開關也是用這個寄存器設置的:10)。

簡化電路圖:

當INT輸入為1,取反后為0,上方的Ug

當INT輸入為0,取反后為1,上方的Ug=Us,VDD3.3V電流流向Ug,VDD與OUT斷開;下方的Ug>Us,GND與OUT導通,OUT電流流向GND。

可以輸出高低電平,用于連接數字器件,高電平由VDD決定,低電平由VSS決定。

推挽結構指兩個三極管受兩路互補的信號控制,總是在一個導通的時候另外一個截止,優點開關效率效率高,電流大,驅動能力強。

輸出高電平時,電流輸出到負載,叫灌電流,可以理解成推,輸出低電平時,負載電流流向芯片,叫拉電流,即挽。

開漏輸出一般只能輸出低電平,想輸出高電平要另外加上拉電阻,而且此時NMOS處于截止狀態(當INT為1時)

輸出高電平時,VDD如果是3.3V,OUT就輸出3.3V,VDD如果是5V,OUT就輸出5V

只能輸出低電平,不能輸出高電平。

如果要輸出高電平,則需要外接上拉。

開漏輸出具有"線與"功能,一個為低,全部為低,多用于I2C和SMBUS總線。

3:輸出數據寄存器:用以下寄存器配置,可以直接設置ODR,也可以先設置BSRR,最后ODR會被更改。

(右上的上拉下拉開關也是用這個BSRR寄存器設置的)

4:復用功能輸出:用外設輸出時(例如串口),第3部分就沒用了。

5:輸入數據寄存器:讀出引腳數據

6:復用功能輸入:外設引腳輸入。

7:模擬輸入:ADC采集,不經過肖特基觸發器

GPIO輸出初始化順序

1、選定具體的GPIO
2、配置GPIO工作模式(CRL和CRH寄存器)
3、控制GPIO輸出高低電平(ODR,BRR和BSRR)

點亮B0 LED


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MMBTA64L PNP雙極達林頓晶體管

MMBTA14L NPN雙極達林頓晶體管

雙極達林頓晶體管設計用于開關應用,如打印錘,繼電器,電磁閥和燈驅動器。該器件采用SOT-23封裝,專為低功率表面貼裝應用而設計。 特性 低r DS(開啟)提供更高的效率并延長電池壽命 微型SOT-23表面貼裝封裝節省電路板空間 無鉛封裝可用 需要獨特站點和控制變更要求的汽車和其他應用的前綴; AEC-Q101合格且PPAP能力 電路圖、引腳圖和封裝圖
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MMBTA14L NPN雙極達林頓晶體管

MJH6287 20 A 100 V PNP達林頓雙極功率晶體管

頓雙極功率晶體管設計用于通用放大器和低速開關電機控制應用。 MJH6284(NPN)和MJH6287(PNP)是互補設備。 特性 開關穩壓器集電極 - 發射極電壓V CEV = 1000 Vdc 逆變器 快速關閉時間 螺線管80 ns感應下降時間100 C( Typ) 繼電器驅動器120 ns感應交叉時間100 C(T 電機控制800 ns感應存儲時間100 C(T 偏轉電路 100 C性能指定:帶有感應的反向偏置SOA負載切換時間與感應負載飽和電壓泄漏電流 使用超快速整流器擴展FBSOA額定值 非常高RBSOA能力 無鉛封裝可用 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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MJH6287 20 A 100 V PNP達林頓雙極功率晶體管

MJE5742 8.0 A 400 V NPN達林頓雙極功率晶體管

2達林頓晶體管設計用于電感電路中的高壓電源開關。 特性 這些設備是無鉛的,符合RoHS標準 MJE5740的補充 應用 小型發動機點火 開關調節器 逆變器 電磁閥和繼電器驅動器 電機控制 電路圖、引腳圖和封裝圖
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MJE5742 8.0 A 400 V NPN達林頓雙極功率晶體管

MJ15015 15 A 120 V NPN雙極功率晶體管

功率晶體管專為高功率音頻,步進電機和其他線性應用而設計。它還可用于電源開關電路,如繼電器或螺線管驅動器,DC-DC轉換器,逆變器或需要比2N3055更高的安全工作區域的感性負載。 特性 電流增益 - 帶寬 - 乘積@I C = 1.0 Adc f T = 0.8 MHz(Min) - NPN f T = 2.2 MHz(Min) - PNP 安全工作區 - 額定值為60 V和120 V,分別 無鉛封裝可用 電路圖、引腳圖和封裝圖
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MJ15015 15 A 120 V NPN雙極功率晶體管

MJB5742 8.0 A 400 V NPN達林頓雙極功率晶體管

2達林頓晶體管設計用于電感電路中的高壓電源開關。 特性 符合ROHS 應用 終端產品 小型發動機點火 開關調節器 逆變器 電磁閥和繼電器驅動器 電機控制 小引擎 電路圖、引腳圖和封裝圖
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MJB5742 8.0 A 400 V NPN達林頓雙極功率晶體管

NIS5020 電子保險絲(eFuse) 12V 14mΩ 10A

0系列eFuse是一款經濟高效的可復位保險絲,可以極大地提高硬盤驅動器或其他電路的可靠性,避免災難性和停機故障。它旨在緩沖負載設備,使其免受過高的輸入電壓的影響,從而損壞敏感電路。它包括一個過壓鉗位電路,可在瞬態期間限制輸出電壓,但不會關閉器件,從而允許負載電路繼續工作。 特性 優勢 低Rds(上) 減少給定電流的傳導損耗和電壓降 低靜態電流 降低整體偏置電流系統。 高持續電流驅動能力 允許在沒有SOA問題的情況下驅動包括容性負載在內的大負載 三態EN / FLT引腳 允許并聯eFuse以及同步開啟和關閉 應用 終端產品 輔助過流保護和背板上的SATA電源 用于HDD / SSD的SATA電源熱插拔和過流保護 電源過流保護 服務器的熱插拔風扇 工業電源,電機控制的過流保護 工業級保護繼電器 服務器和主板 存儲 電源 熱插拔風扇 工業應用 繼電器更換 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NIS5020 電子保險絲(eFuse) 12V 14mΩ 10A

NUD3160 繼電器驅動器 48 V

微集成器件提供單組件解決方案,可以在不需要續流二極管的情況下切換感應負載,如繼電器,螺線管和小型直流電機。它接受邏輯電平輸入,因此允許它由各種設備驅動,包括邏輯門,逆變器和微控制器。 特性 在DC之間提供強大的接口繼電器線圈和敏感邏輯 能夠在12 V,24 V時驅動額定電流高達150 mA的繼電器線圈或48 V 以更低的成本取代3或4個離散組件 內部齊納二極管消除了對自由二極管的需求 符合裝載轉儲和其他汽車規格 應用 終端產品 驅動器窗口,門閂,門和天線繼電器 汽車 工業設備 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NUD3160 繼電器驅動器 48 V

NUD3124 繼電器驅動器 24 V

微集成器件提供單組件解決方案,可以在不需要續流二極管的情況下切換感應負載,如繼電器,螺線管和小型直流電機。它接受邏輯電平輸入,因此允許它由各種設備驅動,包括邏輯門,逆變器和微控制器。 特性 在DC之間提供強大的接口繼電器線圈和敏感邏輯 能夠在12伏特下驅動額定電流高達150 mA的繼電器線圈 以更低的成本取代3或4個離散組件 內部齊納二極管消除了對自由二極管的需求 滿足負載轉儲和其他汽車規格 應用 終端產品 驅動窗口,門閂,門,天線繼電器 汽車 工業設備 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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NUD3124 繼電器驅動器 24 V

NCV7750 4通道低側繼電器驅動器

0是一款汽車八通道低側驅動器,每通道可提供高達600 mA的驅動能力。輸出控制通過SPI端口提供,可方便地報告開路負載(或對地短路),過載和過溫條件下的故障。此外,可通過INx引腳尋址輸出的并行控制。專用的跛行回家模式引腳(LHI)使能OUT1至OUT4。每個輸出驅動器都受到過載電流保護,并包含一個用于感性負載的輸出鉗位。 NCV7750采用SSOP24熔斷引線封裝。 特性 優勢 沒有開路檢測的電源 允許在沒有LED負載照明的情況下上電。 低靜態電流 符合嚴格的汽車模塊靜態電流要求。 16位SPI控制 能夠報告錯誤并且能夠菊花鏈連接。 Limp Home功能 汽車系統功能允許車輛使用有缺陷的微處理器維持運行。 3.3V和5V兼容的數字輸入電源范圍 適用于3.3V和5V微處理器接口。 開路負載,過載和故障報告溫度過高 微壓器并報告異?;顒右赃M行故障排除和系統完整性。 加電復位 保持系統通電和斷電順暢。 一側所有輸出的統一輸出結構包。 簡化印刷電路板布局。 AEC-Q100合格 汽車要求維護現場和變更控制。 4頻道 600 ...
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NCV7750 4通道低側繼電器驅動器

MDC3105 繼電器驅動器 5.0 V

電器驅動器旨在用集成的SMT部件替換三到六個分立元件的陣列。它可用于切換3至6 Vdc感應負載,如繼電器,螺線管,白熾燈和小型直流電機,無需使用續流二極管。 特性 在直流繼電器線圈和敏感邏輯電路之間提供穩健的驅動器接口 優化從3開關繼電器V至5 V導軌 能夠在5 V下驅動額定功率高達2.5 W的繼電器線圈 具有低輸入驅動電流和良好的背對背瞬態隔離功能 內部齊納二極管消除了對自由二極管的需求 內部齊納鉗位路徑感應電流接地以實現更安靜的系統操作 保證關閉狀態,無輸入連接 支持Larg具有最小斷態泄漏的系統 符合1C類人體模型的抗ESD能力 低飽和電壓允許使用更高電阻的繼電器線圈,從而減少系統電流漏極 應用 電信:線路卡,調制解調器,應答機,傳真機,功能手機電子Hook Switch 計算機和辦公室:復印機,打印機,臺式電腦 消費者:電視和錄像機,立體聲接收器,CD播放器,盒式錄像機,電視機頂盒 工業:小家電,白色家電,安全系統,自動測試設備,車庫門開啟器 汽車:5.0 V驅動繼電器,電機控制,電源鎖,燈驅動器 電路圖、引腳圖和封裝圖...
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MDC3105 繼電器驅動器 5.0 V

LM36011 LM36011同步升壓LED閃光燈驅動器

信息描述LM36011 是一款超小型 LED 閃光燈驅動器,具有高度可調節性??偨鉀Q方案尺寸為 4mm2,可提供高達 1.5A 的 LED 閃光燈電流或高達 376mA 的手電筒電流。以上所有的操作均可通過精確的可編程電流源來完成,無需預調節電壓,從而減小解決方案尺寸并節省成本。 LM36011 的功能由與 I2C 兼容的接口控制。這些 特性 包括:硬件閃光燈 (STROBE)、閃光燈超時、UVLO、熱比例縮減、LED 故障檢測以及適用于閃光燈和影片模式(手電筒)的 128 級可編程電流。該器件可在 -40°C 至 +85°C 的環境溫度范圍下工作。特性精確且可編程 LED 電流閃光燈/IR 電流范圍:11mA 至 1.5A(128 個級別) 手電筒電流范圍:2.4mA 至 376mA(128 個級別) 閃光燈超時時間長達 1.6 秒優化了低電池電量條件下的閃光燈 LED 電流 (IVFM) LED 陰極對地短路運行以提高熱管理 較小的總體解決方案尺寸:< 4mm2 硬件閃光燈使能 (STROBE)輸入電壓范圍:2.5V 至 5.5V400kHz I2C 兼容接口I2C 地址 = 0x64All trademarks are the property of their respective owners....
發表于 04-18 20:24 ? 191次 閱讀
LM36011 LM36011同步升壓LED閃光燈驅動器

LM3648 LM3648 具有 1.5A 高側電流源的同步升壓 LED 閃存驅動器

信息描述 LM3648 是一款 LED 閃光燈驅動器,其采用小型解決方案尺寸,并且具備更強的適應能力。 LM3648 采用 2MHz 或 4MHz 固定頻率的同步升壓轉換器為 1.5A LED 恒流源供電。 自適應調節方法確保電流源保持可調節狀態,并且最大限度地提高效率。 LM3648 的功能通過 I2C 兼容接口進行控制。 其功能包括:硬件閃光燈和硬件手電筒引腳(STROBE 和 TORCH/TEMP)、TX 中斷以及 NTC 熱敏電阻監視器。 該器件在閃光燈模式下可提供 64 種電流,在攝像模式(手電筒)下可提供 128 種電流。而且還提供有 2MHz 或 4MHz 開關頻率選項、過壓保護 (OVP) 功能以及可調限流功能,允許使用微型、超薄的電感器和 (10μF) 陶瓷電容。 該器件的工作環境溫度范圍為 -40°C 至 85°C。特性 1.5A LED 電流源可編程性 精確的可編程 LED 電流范圍為 1.954mA 至 1.5A 優化了低電池電壓條件下的閃存 LED 電流(輸入電壓閃存監控器 (IVFM)) 在火炬模式 (@ 100mA) 和閃存模式(@1A 至 1.5A)下效率超過 85% 支持陰極接地 LED 操作,改進了熱管理 小型解決方案尺寸:< 16mm2 硬件選通使能 (STROBE)射頻功率放大器脈沖事...
發表于 04-18 20:24 ? 114次 閱讀
LM3648 LM3648 具有 1.5A 高側電流源的同步升壓 LED 閃存驅動器

TLC59582 48 通道、16 位 ES-PWM LED 驅動器,具有預充電 FET、LOD Caterpillar 和

信息描述The TLC59581/82are 48-channel constant-current sink drivers. Each channel has an individually-adjustable, 65536-step, pulse width modulation (PWM) grayscale (GS) brightness control.The TLC59581 can support 32-multiplexing while TLC59582 can support 16-multiplexing.The output channels are divided into three groups. Each group has a 512-step color brightness control (CC). CC adjusts brightness control between colors. The maximum current value of all 48 channels can be set by 8-step global brightness control (BC). BC adjusts brightness deviation between LED drivers. GS, CC and BC data are accessible through a serial interface port.See application note Build High Density, High Refresh Rate, Multiplexing LED Panel with TLC59581, SLVA744. The TLC59581/82 device has one error flag: the LED open detection (LOD), which can be read through a serial interface port. To resolve this caterpillar issue caused by an open L...
發表于 04-18 20:09 ? 210次 閱讀
TLC59582 48 通道、16 位 ES-PWM LED 驅動器,具有預充電 FET、LOD Caterpillar 和

TLC5958 具有 48k 位存儲器的 48 通道、16 位 PWM LED 驅動器

信息描述TLC5958 是一款 48 通道恒流灌電流驅動器,適用于占空比為 1 至 32 的多路復用系統。 每個通道都具有單獨可調的 65536 步長脈寬調制 (PWM) 灰度 (GS)。采用 48K 位顯示存儲器以提升視覺刷新率,同時降低 GS 數據寫入頻率。輸出通道分為三組,每組含 16 個通道。 各組都具有 512 步長顏色亮度控制 (CC) 功能。 全部 48 通道的最大電流值可通過 8 步長全局亮度控制 (BC) 功能設置。 CC 和 BC 可用于調節 LED 驅動器之間的亮度偏差。 可通過一個串行接口端口訪問 GS、CC 和 BC 數據。如需應用手冊:,請通過電子郵件發送請求。TLC5958 有一個錯誤標志:LED 開路檢測 (LOD),可通過串行接口端口讀取。 TLC5958 還具有節電模式,可在全部輸出關閉后將總流耗設為 0.8mA(典型值)。特性 48 通道恒流灌電流輸出具有最大亮度控制 (BC)/最大顏色亮度控制 (CC) 數據的灌電流: 5VCC 時為 25mA 3.3VCC 時為 20mA 全局亮度控制 (BC):3 位(8 步長) 每個顏色組的顏色亮度控制 (CC):9 位(512 步長),三組使用多路復用增強型光譜 (ES) PWM 進行灰度 (GS) 控制:16 位 支持 32 路多路復用的 48K 位灰度數據...
發表于 04-18 20:08 ? 460次 閱讀
TLC5958 具有 48k 位存儲器的 48 通道、16 位 PWM LED 驅動器

TLC59116 16 通道 Fm+ I2C 總線恒流下沉式 LED 驅動器

信息描述The TLC59116 is an I2C bus controlled 16-channel LED driver that is optimized for red/green/blue/amber (RGBA) color mixing and backlight application. Each LED output has its own 8-bit resolution (256?steps) fixed-frequency individual PWM controller that operates at 97?kHz, with a duty cycle that is adjustable from 0% to 99.6%. The individual PWM controller allows each LED to be set to a specific brightness value. An additional 8-bit resolution (256?steps) group PWM controller has both a fixed frequency of 190?Hz and an adjustable frequency between 24?Hz to once every 10.73?seconds, with a duty cycle that is adjustable from 0% to 99.6%. The group PWM controller dims or blinks all LEDs with the same value. Each LED output can be off, on (no PWM control), or set at its individual PWM controller value at both individual and group PWM controller values. The TLC59116 operates with a supply voltage range of 3 V to 5....
發表于 04-18 20:08 ? 172次 閱讀
TLC59116 16 通道 Fm+ I2C 總線恒流下沉式 LED 驅動器

TLC59581 48 通道、16 位 ES-PWM LED 驅動器,具有預充電 FET、LOD Caterpillar 和

信息描述 TLC59581 是一款 48 通道恒定灌電流驅動器。每個通道都具有單獨可調的 65536 步長脈寬調制 (PWM) 灰度 (GS) 亮度控制。輸出通道分為三組。各組都具有 512 步長顏色亮度控制 (CC) 功能。CC 可調節顏色之間的亮度。全部 48 通道的最大電流值可通過 8 步長全局亮度控制 (BC) 功能設置。BC 調節 LED 驅動器之間的亮度偏差??赏ㄟ^一個串行接口端口訪問 GS、CC 和 BC 數據。TLC59581 具有一個錯誤標志:LED 開路檢測 (LOD)。該標志可通過串行接口端口讀取。為解決開路 LED 引發的此類 caterpillar 問題,TLC59581 器件具有一個增強型電路。該電路可提供 caterpillar 效應消除、熱關斷 (TSD) 和 IREF 電阻短路保護 (ISP) 功能,以確保較高的系統穩定性。TLC59581 器件還具有節電模式,可在輸出全部關閉后將總流耗降為 0.8mA(典型值)。TLC59581 器件是一款提升多路復用面板低灰度顯示模式性能的良好解決方案。請參見應用筆記,SLVA744。特性 48 個恒定灌電流輸出通道 具有最大亮度控制 (BC)/最大顏色亮度控制 (CC) 數據的灌電流:5 VCC 時為 25mA 3.3 VCC 時為 20mA 全局亮度控制 (BC):...
發表于 04-18 20:08 ? 204次 閱讀
TLC59581 48 通道、16 位 ES-PWM LED 驅動器,具有預充電 FET、LOD Caterpillar 和

TLC5951-DIE 具有 7 位點校正和 3 組 8 位全局亮度控制功能的 24 通道、12 位 PWM LED 驅動器

信息描述 TLC5951是一款 24 通道,恒定灌電流驅動器。 每個通道具有一個獨立可調節,4096 步長,脈寬調制 (PWM) 灰度 (GS) 亮度控制和 128 步長的恒定電流點校正 (DC)。 此點校正調節通道和其它 LED 驅動器之間的亮度偏差。 輸出通道是被分成三組的 8 個通道。 每個通道組有一個 256 步長全局亮度控制 (BC) 功能和一個獨立的灰度時鐘輸出??赏ㄟ^一個串行接口訪問 GS,DC 和 BC 數據。 通過一個專用串行端口可對 DC 和 BC 進行編程。TLC5951 有三個針對 LED 開路檢測 (LOD),LED 短路檢測 (LSD) 和熱錯誤標志 (TEF) 的錯誤檢測電路。 LOD 檢測損壞或者斷開的 LED,而 LSD 檢測一個短接的 LED。 TEF 表示一個過熱條件。特性 24 通道恒定灌電流輸出 電流功能 使用 PWM 的可選灰度 (GS) 控制:12 位(4096 步長),10 位(1024 步長),8 位(256 步長)針對三色組的三個獨立灰度時鐘 點校正 (DC):7 位(128 步長) 針對每個顏色組的全局亮度控制 (BC):8 位(256 步長) 自動重復顯示功能 針對 GS,BC 和 DC 數據的獨立數據端口 每個數據端口間的通信路徑 LED 電源電壓 VCC=3.0V 至 5.5V...
發表于 04-18 20:08 ? 92次 閱讀
TLC5951-DIE 具有 7 位點校正和 3 組 8 位全局亮度控制功能的 24 通道、12 位 PWM LED 驅動器
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