一、STM32F103C8T6--GPIO

STM32f103c8t6 32位Cortex-M3内核 RISC处理器，最高主频72MHZ，Flash：64KB，SRAM:20KB

片上外设：

I/O端口：

• 多达37个GPIO引脚（支持复用功能）。
• GPIO 端口支持输入、输出、上拉/下拉功能。

定时器：

• 3 个 16 位通用定时器（支持 PWM 输出）。********
• 1 个高级定时器（支持多通道 PWM）。

通信接口：

• 2 个 I2C 接口（支持主从模式）。
• 2 个 SPI 接口（最大速率 18 MHz）。
• 3 个 USART 接口（支持串口通信）。
• 1 个 CAN 总线接口（支持高速通信）。

ADC：

• 10 路 12 位 ADC 输入通道，支持单次、连续、扫描和不连续转换模式。
• 最大采样速率 1 MHz，适合实时信号采集。

GPIO:

电气特性：

1、GPIO引脚支持5V容忍（即使供电3.3v，也可以承受5v信号输入）

2、I/O引脚电流驱动能力为20mA（可驱动LED、继电器等小负载）

3、可配置引脚速度：2MHz、10MHZ、50MHZ。适应不同疏导需求的信号。

8种工作模式：

1、浮空输入（Floating input）：默认无上拉/下拉电阻，适用于信号可能长时间保持高阻态的应用（高阻态相当于开路，无电流驱动；高阻抗；不会干扰总线或电路）

适用于读取外部设备的信号或用于ADC模拟输入

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例如:红外避障传感器；ADC输入；IIC总线也可以浮空输入SDA/SCL。

2、输入上拉/下拉(Pull-up/Pull-down input)

上拉：内部连接一个上拉电阻（连接到VCC），使引脚在未受外部信号作用时默认保持高电平。

下拉：内部连接一个下拉电阻（连接到GND），使引脚在未受外部信号作用时默认保存低电平。



3、推挽输出（Push-pull Output）

两种状态：

• 高电平：当需要输出高电平时，P 型晶体管导通，N 型晶体管关闭，GPIO 引脚输出电压接近 VCC（通常为 3.3V 或 5V）。
• 低电平：当需要输出低电平时，N 型晶体管导通，P 型晶体管关闭，GPIO 引脚与地（GND）连接，输出 0V。
  
  互补开关：P 型晶体管和 N 型晶体管交替导通/关断，确保输出电压稳定，不会出现高阻态（除非主动设置为输入模式）。
  
  
  
  推挽输出的特点：

1、高驱动能力：
推挽输出可以提供较大的电流驱动能力，通常可以达到 20mA 甚至更高，这使得推挽输出可以直接驱动 LED、蜂鸣器、继电器 等负载。
2、电平输出明确：
输出的电平要么是接近 VCC 的高电平，要么是接地的低电平，电平状态明确，不存在高阻态，确保信号稳定。
3、功耗相对较低：
在低电平或高电平输出时，推挽输出功耗较低，因为只有一个晶体管导通。/4、不适合总线型通信：
因为推挽输出会主动驱动高或低电平，不适用于 I2C 总线 这类需要多个设备共享同一引脚的场景。推挽输出的强制驱动会导致总线争用（Bus Contention）问题。

4、开漏输出

开漏输出是一种 GPIO 引脚的输出模式，通常用于 多设备共享总线或需要外部电路驱动的场合。在开漏输出模式下，GPIO 引脚只有低电平输出（导通时连接 GND），而没有直接的高电平输出。如果需要高电平，必须外接一个上拉电阻，使引脚在未被拉低时默认保持高电平。

开漏输出的特点
1、支持多设备总线：开漏输出允许多个设备共享同一根数据线，不同设备可以通过拉低总线电平发送信号，而不会造成冲突。这种机制非常适合像 I2C 这样多主从设备共享数据总线的通信协议。
例如：I2C 设备的 SDA 和 SCL 引脚都处于开漏模式，通过外接上拉电阻将总线保持在高电平。任何设备要发送信号时，只需拉低线上的电平，而不是主动输出高电平。这避免了多个设备同时输出高电平和低电平时的冲突（总线争用）。
2、需要外部上拉电阻：开漏输出模式下，GPIO 引脚本身不能输出高电平。因此，需要通过外部上拉电阻确保引脚默认是高电平。
3、可控驱动低电平：开漏输出模式可以拉低电平（接地），这使得它适合控制外部供电设备、LED 和继电器等需要低电平控制的场景。
4、保护设备免受冲突：在某些应用中，开漏输出可以防止多个设备同时驱动总线到不同的电平，避免损坏。

5、模拟输入

模拟输入是指 GPIO 引脚配置为接收模拟信号，并通过 ADC（模数转换器，Analog-to-Digital Converter） 将模拟信号转换为数字信号，供微控制器进行处理。

ADC 分辨率：12 位（输入范围 0V ~ Vref，可转换为 0 ~ 4095 的数字值）。（例如：将3.3V参考电压分成4095份，每一份就是电压的分辨率及 3.3/4095）

模拟输入的注意事项
1、信号处理：由于 ADC 转换可能受到噪声或其他干扰，通常需要对输入的模拟信号进行滤波（如使用硬件低通滤波器或软件平均滤波）。
2、参考电压的稳定性：ADC 转换的精度受参考电压的影响，参考电压（Vref）应尽量稳定，否则会导致 ADC 读数不准确。
3、采样时间的选择：采样时间与信号的响应时间有关，选择适当的采样时间可以提高精度，避免读取过多噪声。
4、电源电压和输入范围：输入电压应在 0 到 Vref 范围内。如果输入信号超过参考电压范围，需要使用分压器降低输入电压。

6、复用推挽输出

复用推挽输出是 GPIO 引脚的一种工作模式，在该模式下，GPIO 引脚不仅可以像普通推挽输出那样输出高电平和低电平，还可以复用为 外设功能引脚，如 USART、SPI、I2C、定时器输出等。通过复用功能，可以将 GPIO 引脚的输出与特定的外设模块关联，以执行特定的通信或控制任务。

7、复用开漏输出

复用开漏输出是 GPIO 的一种工作模式，GPIO 引脚被配置为 开漏输出 并且复用为特定外设功能。在这种模式下，GPIO 引脚可以与某些外设模块（如 I2C、SMBus 等总线型协议）相结合，作为外设功能引脚使用。