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日志

学STM32硬件-简单I.O口

已有 399 次阅读2017-6-23 11:14 |个人分类:STM32

 学STM32硬件-简单I/O口
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6/23/2017  AM

# 一、内容概要
1. 关于简单的输入端口-按钮输入
2. 简单的输出端口-LED输出

# 二、内容详述
前两天,在那整理一些复杂的总线,还算是比较耗费脑子。于是捡个简单的关于简单I/O口,来放松放松下吧。  

## 1、按钮输入
### 1.1 功能分析

[图 按钮]

这个按钮输入操作的功能,主要是为了检测,按键的输入状态。其中KEY1和KEY2按键通过电阻进行上拉,按钮按下则产生一个下降沿。复位按钮这一端则多了个电容,这个电容的作用的,感觉应该是为了防止电压波动,从而在NRST端产生误触发的信号。

### 1.2 参数分析
R7与R9,这两个都是上拉电阻,两者功能一样,就只阐述R7。R7在按键没有按下的时候,使得PE5引脚上拉。当按键按下的时候,PE5引脚接收到低电平。而此时,R7则提供了限流的作用,控制电源3V3到地的电流,限制在了0.33mA。这个电阻,不适合太大也不适合太小。
具体的分析,参考了下网上一个人的观点(如下):

```
如果是用作输入的话,GPIO脚接的是MOS的G,MOS的G极电容极小,0.33mA足以让MOS的G极电容瞬间灌满,电压就升上来了。实际上稳定之后,拉阻上几乎无电流,因为MOS的G极阻抗>>10K。
你也可以这样考虑,上拉电阻和MOS的输入阻抗组成分压电路,因为MOS的输入阻抗>>10K,所以最后的输入电压大概在VCC左右,并且流经拉阻的电流I=VCC/(10K+Rg),其中Rg是MOS的输入阻抗。
因为Rg>>10K,所以流经拉阻的电流I<<VCC/10K=0.33mA。
```

也许这个观点,主要是为了考虑到对外驱动的时候,能够提供比较好的灌电流,从而使得内部的MOS管能快速的导通。

复位按钮这个地方,则没有进行上拉和下拉,只是后来加了一个C18的电容,在那儿。而那个电路的设计,则主要是可以参考《STM32中文参考手册》了,主要的原因是因为在STM32内部,已经在内部对于该引脚进行了一下弱上拉了。

[图 32-复位]

官方文档对这个的解释是:芯片内部的复位信号也是在NRST引脚上输出,脉冲发生器保证每一个(外部或内部)复位源都能有至少20us的脉冲延时;当NRST引脚被拉低产生外部复位时,它将产生复位脉冲。
简而言之,就是不管是外部复位还是内部复位,都是低电平有效。加个电容的原因也就是为了能够保证复位脉冲信号的时间能维持大于20us。  
  
## 2、LED输出

[图 LED]

### 2.1 功能分析
这个电路,比较简洁。也就是一个3.3V驱动一个LED灯进行亮。一共弄了4个LED灯,其中D6是常亮的,作用可以用来提示是不是供电是否正常。  
另外三个引脚则是加了个限流电阻,然后驱动LED指示灯,当芯片输出低电平则灯点亮。当然可以看到这个主芯片的供电,跟这个LED灯的供电也差不多。

### 2.2 参数分析
这个限流电阻的设置,主要是要经过是根据准备设计的芯片的功耗而决定的。要在保证芯片功能的情况下,尽量地减少芯片的功耗。
在看论坛中,有人说最大的灌电流为25mA,最大的输出电流为8mA。  

而对于STM32而言,外部的电压一般两种,一种是3.3V,另一种是针对于兼容5V的FT引脚。而每一个引脚,都有一个极限电流,与一个比较好的电流。可以参考下图。

[图 PIN-MAX]

[图 PIN-PRO]

可以看出,最好选择硬件的电流在5mA左右,在采样的过程中,算是比较敏感的。  

而通过在这个实际设计中,可以看到这个LED灯的电流为:  
假设LED的前向电压为2.9V,则可以计算得  
I=(3.3V-2.9V)/1kΩ=0.3mA,  
灌入到芯片中的电流为0.3mA,对于要求不高的场合,可以减少芯片的发热。

## 3、参考
[1] 为STM32设计上拉电阻,上拉电阻一般取多大?为什么?(http://www.openedv.com/thread-78582-1-1.html)
[2] STM32中文参考手册
[3] STM32的IO口灌入电流和输出驱动电流最大是多少?(http://bbs.21ic.com/icview-155589-1-1.html)
[4] Medium-density performance line ARM®-based 32-bit MCU with 64
or 128 KB Flash, USB, CAN, 7 timers, 2 ADCs, 9 com. interfaces

# 三、总结
整理这个关于STM32的输入输出特性的时候,倒是要开始查阅起官方的文档资料来了。芯片的外围电路的设计,看来还是要紧密联系芯片的特性在一起才好。

因为我的英语水平一般,所以理解有问题的话,还是希望有人在留言中,提醒,然后进行更正。

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