文章目錄

• 搭建機器人電控系統——MCU基石
• GPIO是什么？
• • GPIO的模式
  • • 5種輸入模式：
    • 4種輸出模式：
  • GPIO的輸出速度

搭建機器人電控系統——MCU基石

在上一章中，我講解了搭建一個機器人電控系統的前期準備工作，包括電源的選擇和主控的開發，經過一些基礎的單片機任務之后，現在你應該對單片機的一些編程習慣有了掌握。

在本章中，我將會按照一個機器人的底盤到上層機構的順序，單獨來對每一個機構的電控部分進行講解。從中分別來詳細展示運動模型、通信協議、PWM輸出和算法部分，從而讓你學會如何用MCU去控制每個部分機構的運動。

不過在這之前，我會以STM32F407為例，先補充一些關于MCU的基本知識原理：

STM32系統架構
STM32時鐘配置
GPIO原理
中斷NVIC與EXTI

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GPIO是什么？

IO口是單片機除了特殊引腳之外的輸出輸入引腳，GPIO也是各大外設功能中的一種。之所以把GPIO單獨拿出來講解，是因為GPIO是IO口最基本的功能，在你初始化任何外設的功能的時候，除了都要使能時鐘以外，你基本都要先初始化GPIO的結構體：

所以我們說，外設正常工作的激勵來源是時鐘信號，而外設的硬件環境是GPIO。
GPIO（General-purpose input/output），通用輸入輸出口，其電路原理圖如下圖所示：

我們在初始化它的結構體的時候，通常有以下兩大要點：

GPIO的模式

5種輸入模式：

GPIO的輸入模式表示信息或者激勵從IO引腳獲得，比如按鍵檢測、ADC采集、PWM捕獲等。

①輸入浮空模式Floating

IO引腳不接任何上拉或下拉電阻，即在空閑狀態下IO引腳的電平狀態不確定。

②輸入上拉模式IPD

IO引腳接上拉電阻，即在空閑狀態下IO引腳的電平狀態為高。

③輸入下拉模式IPU

IO引腳接下拉電阻，即在空閑狀態下IO引腳的電平狀態為低。

④模擬輸入模式AIN

IO引腳作為模擬量采集輸入，如ADC，即不經過TTL施密特觸發器進行電平轉換成TTL格式。

⑤復用功能輸入

IO引腳復用（既有GPIO的功能也有其他外設功能）到其他外設上（比如串口功能外設），此時作為輸出RX引腳讀取外部數據信息。

4種輸出模式：

GPIO的輸出模式表示信息從IO引腳輸出，比如點亮LED燈、輸出PWM波等。

①開漏輸出模式DD

MCU內信息從寄存器輸出，經過N-MOS管到IO引腳。當輸出為高電平時，N-MOS關閉，此時IO引腳電平僅由上拉或下拉電阻決定。

②開漏復用輸出模式AFDD

MCU內信息從外設模塊輸出，經過N-MOS管到IO引腳。當輸出為高電平時，N-MOS關閉，此時IO引腳電平僅由上拉或下拉電阻決定。

③推挽輸出模式PP

MCU內信息從寄存器輸出，經過P-MOS管道IO引腳。當輸出為低電平時，P-MOS關閉，此時IO引腳電平僅由上拉或下拉電阻決定。

④推挽復用輸出模式AFPP

MCU內信息從外設模塊輸出，經過P-MOS管道IO引腳。當輸出為低電平時，P-MOS關閉，此時IO引腳電平僅由上拉或下拉電阻決定。

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GPIO的輸出速度

GPIO輸出的速度有2MHZ、25MHZ、50MHZ、100MHZ。頻率表示輸出驅動電路的帶寬。設置GPIO的速度時要保證頻率（帶寬）大于驅動對象信號頻率（一般大于10倍以上）。

比如：串口波特率為115.2K，則用2M的速度即可，省點且噪聲小；CAN通信配置波特率為1MHZ，則用25MHZ以上可以，如果用2MHZ可能會導致失真。

一個點燈的例程：

因為是要點燈，假設這個燈是高電平點亮，即外部接地。所以設置GPIO模式為推挽輸出，這樣我程序里設高就能亮。（如果設置為開漏輸出，那么程序設高沒用，得看IO對應引腳是被上拉還是下拉。）

總結

以上是生活随笔為你收集整理的搭建机器人电控系统——MCU基石——STM32 GPIO原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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