2020年03月17日 | 串口与普通IO口的区别

General Purpose Input Output （通用输入/输出）简称为GPIO，或总线扩展器，人们利用工业标准I2C、SMBus或SPI接口简化了I/O口的扩展。当微控制器或芯片组没有足够的I/O端口，或当系统需要采用远端串行通信或控制时，GPIO产品能够提供额外的控制和监视功能。 

每个GPIO端口可通过软件分别配置成输入或输出。Maxim的GPIO产品线包括8端口至28端口的GPIO，提供推挽式输出或漏极开路输出。提供微型3mm x 3mm QFN封装。

串行接口简称串口，也称串行通信接口或串行通讯接口（通常指COM接口），是采用串行通信方式的扩展接口。串行接口 （Serial Interface） 是指数据一位一位地顺序传送，其特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信（可以直接利用电话线作为传输线），从而大大降低了成本，特别适用于远距离通信，但传送速度较慢。

GPIO端口各种模式的区别 
　　（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

　　1.1 I/O口的输出模式下，有3种输出速度可选（2MHz、10MHz和50MHz），这个速度是指I/O口驱动电路的响应速度而不是输出信号的速度，输出信号的速度与程序有关（芯片内部在I/O口 的输出部分安排了多个响应速度不同的输出驱动电路，用户可以根据自己的需要选择合适的驱动电路）。通过选择速度来选择不同的输出驱动模块，达到最佳的噪声 控制和降低功耗的目的。高频的驱动电路，噪声也高，当不需要高的输出频率时，请选用低频驱动电路，这样非常有利于提高系统的EMI性能。当然如果要输出较高频率的信号，但却选用了较低频率的驱动模块，很可能会得到失真的输出信号。

　　关键是GPIO的引脚速度跟应用匹配（推荐10倍以上？）。

　　比如：

　　1.1.1 对于串口，假如最大波特率只需115.2k，那么用2M的GPIO的引脚速度就够了，既省电也噪声小。

　　1.1.2 对于I2C接口，假如使用400k波特率，若想把余量留大些，那么用2M的GPIO的引脚速度或许不够，这时可以选用10M的GPIO引脚速度。

　　1.1.3 对于SPI接口，假如使用18M或9M波特率，用10M的GPIO的引脚速度显然不够了，需要选用50M的GPIO的引脚速度。

　　1.2 GPIO口设为输入时，输出驱动电路与端口是断开，所以输出速度配置无意义。

　　1.3 在复位期间和刚复位后，复用功能未开启，I/O端口被配置成浮空输入模式。

　　1.4 所有端口都有外部中断能力。为了使用外部中断线，端口必须配置成输入模式。

　　1.5 GPIO口的配置具有上锁功能，当配置好GPIO口后，可以通过程序锁住配置组合，直到下次芯片复位才能解锁。

　　2、推挽输出与开漏输出的区别

　　推挽输出：可以输出高，低电平，连接数字器件;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）。

　　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。

　　要实现 线与 需要用OC（open collector）门电路。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

　　当端口配置为输出时：

　　开漏模式：输出 0 时，N-MOS 导通，P-MOS 不被激活，输出0。

　　输出 1 时，N-MOS 高阻， P-MOS 不被激活，输出1（需要外部上拉电路）；此模式可以把端口作为双向IO使用。

　　推挽模式：输出 0 时，N-MOS 导通，P-MOS 高阻 ，输出0。

　　输出 1 时，N-MOS 高阻，P-MOS 导通，输出1（不需要外部上拉电路）。

　　简单来说开漏是0的时候接GND 1的时候浮空 推挽是0的时候接GND 1的时候接VCC

　　3、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）

　　GPIO口和UART的区别 
　　GPIO通用端口，UART串口，I2C，SPI 他们就是时序不同，CPU和外扩的芯片进行通信，领会它们的通信时序就OK，呵呵

　　General Purpose Input Output （通用输入/输出）简称为GPIO，或总线扩展器，利用工业标准I2C、SMBus™或SPI™接口简化了I/O口的扩展。当微控制器或芯片组没有足够的I/O端口，或当系统需要采用远端串行通信或控制时，GPIO产品能够提供额外的控制和监视功能。 

UART:Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步接收/发送装置

　　I2C（Inter－Integrated Circuit）总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线，用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简单，器件封装形式小，通信速率较高等优点。

　　SPI：高速同步串行口。是一种标准的四线同步双向串行总线。

　　SPI，是英语Serial Peripheral interface的缩写，顾名思义就是串行外围设备接口。是Motorola首先在其MC68HCXX系列处理器上定义的。SPI接口主要应用在 EEPROM，FLASH，实时时钟，AD转换器，还有数字信号处理器和数字信号解码器之间。SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便，正是出于这种简单易用的特性，现在越来越多的芯片集成了这种通信协议，比如AT91RM9200.