模电基础

• 二极管：PN结正向导通，反向阻流

• 若电流可以两个方向流，且需要限制一个方向不能流时，可以用二极管限制电流流向

• 三极管：电流控制的开关

• MOS管：电压控制的开关
• 保护二极管：防止反向电流
• 上拉电阻（连接VDD）
• 将电路这一段的电压拉高，拉高多少由上拉电阻的阻值决定
• 场景1：对于外接浮空时，给一个默认的高电压
• 场景2：上电时电压不确定，MOS管栅极可能会被误打开。上拉电阻可在上电时确定一个VDD电压
• STM32一般为弱上拉：电阻连3.3V，使得外部输入的高电压>上拉电压，不会干扰输入输出（由外部决定）
  • 上拉输入=浮空输入+外部上拉
• 下拉电阻（连接GND，即VSS）
• 将电路这一段的电压拉低，拉高多少由下拉电阻的阻值决定
• 场景1：对于外接浮空时，给一个默认的低电压
• 场景2：关电时电容可能未放完电，导致下次上电时栅极误打开。下拉电阻可在关电时将电容的电引导至GND
• STM32一般为强下拉：电阻连GND，使得外部输入的低电压>下拉电压，不会干扰输入输出（由外部决定）
  • 上拉输入=浮空输入+外部下拉
• 滤波电容（连接GND）

• 比较器：正>负，则输出高电压；反之，则输出低电压。

• 两个MOS管的工作模式

• 推挽模式（高电平/低电平组合）
  • Q1打开，Q2关闭时，VDD电流通过Q1推出给OUT，电压为VDD
  • Q1关闭，Q2打开时，OUT电路通过Q2挽入到GND，电压为0
  • 高低电压均可驱动：外接低电压pin则输出低电压，外接高电压pin则输出高电压
  • 电压不匹配时不能驱动
  • 无法实现线与：GPIO不能相连、不能同时实现输入输出

• 开漏模式（低电平/高阻态组合）

  • Q1关闭，Q2打开时，OUT电路通过Q2挽入到GND，电压为0
  • Q1关闭，Q2关闭时，电压不定（浮空）
  • 高电压无法驱动，低电压可以驱动
  • 电压不匹配时可以驱动：实现用低压GPIO驱动高压元件/用高压GPIO驱动低压元件
  • 实现线与：GPIO可以相连、可以同时实现输入输出
  • 外部需要接入一个上拉电阻，电压为V
  • 实现与门：多个开漏模式的GPIO相连，GPIO均高阻时，电压结果被上拉到V
  • 实现输出：GPIO主动置高阻，电压被外部上拉=输出1；GPIO主动置低电平，电压内部下拉=输出0
  • 实现输入：GPIO主动置高阻，输入1=上拉电压；GPIO主动置高阻，输入0=GND电压；

• 电机驱动模块中的H桥（共两组，每组有两个MOS管）

• 用4个MOS管实现电流方向的改变，起到直流变交流的作用

GPIO结构

• 输出控制电路
• 由“输出数据寄存器”作为输出，即GPIOx_ODR
• 由“复用功能输出”作为输出
• 输入控制电路
• 由”输入数据寄存器“作为输入，即GPIOx_IDR
• 由“复用功能输入”作为输入
• 由“模拟输入”作为输入
• GPIO输入模式（禁止输出）
• 模拟（电压不会经过ADC）、浮空（不确定电压）、上拉（STM32内部提供一个上拉电阻，当外接浮空时，默认弱上拉）、下拉（STM32内部提供一个下拉电阻，当外接浮空时，默认强下拉）
• 特殊：开漏（仅线与）
• GPIO输出模式（禁止输入）
• 推挽（通用）、开漏（电压不匹配/线与）
• GPIO复用模式（可设定外设输出速度，可读取IDR，不可写入ODR）
• 复用推挽、复用开漏
• 作用：大多数GPIO端口可复用为其他外设的端口
• GPIO对应的pin脚
• 分为ABCDE系统，GPIOA对应PA0-15，其余同理

GPIO输出流程

• 设置全局的外设时钟RCC
• 设置GPIO输出配置（推挽输出模式、输出速度）
• 设置GPIO输出数据（写入ODR）