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STM32的IO分配遵循先分配特定外设 IO再分配通用 IO最后微调的原则。我们根据项目需求来对MCU 的 IO口进行分配以连接不同的外设从而实现整体功能。比如GPIO、IIC、SPI、SDIO、FSMC、USB、中断等。
接下来我们分类看下都有哪些IO。
一特定外设
1.1 I2C
I2CInter-Integrated Circuit是一种串行通信协议用于连接微控制器、传感器、存储器等低速设备。在I2C通信中主设备和从设备通过两条线SDA和SCL进行数据传输因此IO口在I2C通信中扮演着重要的角色。 IIC 一般用到 2 根线 IIC_SCL 和 IIC_SDA。 IIC_SCL这是I2C总线上的时钟信号线由主设备控制。主设备使用这个信号来同步数据传输即在传输数据时每个数据位都在SCL信号的边沿上进行传输。IIC_SDA这是I2C总线上的数据信号线用于在主设备和从设备之间传输数据。当主设备需要向从设备传输数据时它将数据写入SDA线并在SCL信号的边沿上进行传输。从设备在接收数据时也是通过SDA线接收数据。 I2C IO口需要满足以下要求
双向传输I2C通信需要双向数据传输因此IO口需要支持输入和输出功能。开漏输出为了保证多个设备可以连接到同一条I2C总线上IO口需要采用开漏输出模式。这种模式下输出端口可以输出低电平信号但不能输出高电平信号因此需要外部上拉电阻将信号线拉高到高电平状态。输入上拉为了保证输入信号的稳定性IO口需要采用输入上拉模式。这种模式下输入端口通过上拉电阻连接到正电源以保证在没有信号输入时输入端口处于高电平状态。噪声抑制I2C通信对噪声比较敏感因此IO口需要采取一些措施来抑制噪声如添加滤波器、降低工作频率等。
1.2 SPI SPISerial Peripheral Interface是一种串行外设接口规范用于嵌入式系统。它定义了主设备和从设备或外设之间通信的方式。SPI通信协议使用的4根线分别是片选线CS/SS, Slave Select/Chip Select、时钟线SCK, Serial Clock、串行输出数据线MOSI/SDO, Master Out Slave In/Serial Data Output、以及串行输入数据线MISO/SDI, Master In Slave Out/Serial Data Input。 片选线用于选择需要进行通信的从设备时钟线为SPI通信提供时钟串行输出数据线用于主设备向从设备发送数据串行输入数据线用于从设备向主设备发送数据。 基本结构SPI通信通常涉及一个主设备Master和一个或多个从设备Slave。主设备负责初始化通信而从设备响应主设备的请求。 信号线 MISOMaster In Slave Out从设备到主设备的数据线。MOSIMaster Out Slave In主设备到从设备的数据线。SCKSerial Clock由主设备产生的时钟信号用于同步数据传输。CS/SSCS/SS, Slave Select/Chip Select由主设备控制用于选择和与特定的从设备进行通信。 通信方式SPI是全双工通信这意味着数据可以在两个方向上同时传输通过MISO和MOSI。数据的传输与时钟信号SCK同步。 协议特点 简单性SPI协议相对简单不需要复杂的初始化或配置。高速由于使用了较少的信号线并且是全双工通信SPI通常比I2C更快。灵活性SPI没有严格的通信速率或数据格式要求这使得它非常灵活可以适应各种应用需求。 应用SPI常用于嵌入式系统中如微控制器、传感器、存储器和其他外设之间的通信。由于其高速和灵活性它在许多应用中都是首选的通信协议。 1.3 TIM
TIM指的是定时器Timer。它在STM32微控制器中扮演重要角色用于各种定时、计数和PWM生成等任务从而满足各种嵌入式应用的需求。 根据项目需要可选择 TIM_CH1/2/3/4/ETR/1N/2N/3N/BKIN 等详细如下 TIM_CH1/2/3/4这些指的是定时器的通道。STM32的通用定时器和高级定时器通常有4个通道CH1至CH4每个通道都可以独立配置和操作用于输入捕获、输出比较、PWM生成等功能。ETRExternal Trigger外部触发。此功能允许定时器由外部信号触发从而实现与外部事件的同步。1N/2N/3N这些通常与互补输出相关。在某些PWM应用中可能需要非重叠的PWM信号。这些“N”通道提供了与原始通道如CH1、CH2、CH3互补的输出确保两个信号不会同时高电平从而防止短路。BKINBreak Input刹车输入。这是一个特殊的功能允许通过外部信号来“刹车”或停止定时器的操作。这在某些电机控制应用中非常有用例如需要快速停止PWM输出的情况。 1.4 USART/UART USART是通用同步/异步串行接收/发送器。它是一个全双工通用同步/异步串行收发模块该接口是一个高度灵活的串行通信设备。USART有 USART_TX/RX/CTS/RTS/CK 信号。 UART是通用异步收发器。它是一种通用的串行、异步通信总线该总线有两条数据线可以实现全双工的发送和接收。而UART仅有UART_TX/RX两个信号。 一般用到 2 根线 U(S)ART_TX 和 U(S)ART_RX。 1.5 USB USB全称为通用串行总线Universal Serial Bus是一种串口总线标准也是一种输入输出接口的技术规范。它被广泛应用于个人电脑和移动设备等信息通讯产品并扩展至摄影器材、数字电视机顶盒、游戏机等其它相关领域。USB接口支持即插即用和热插拔功能可以自动检测和安装外设实现真正的即插即用。 USB使用差分传输模式有两条数据 线 USB_DP 和 USB_DM。USB_DP是USB数据正信号线USB-DP线简写为D USB_DM是USB数据负信号线USB-DM线简写为D-。 1.6 CAN CAN外设通常指的是具有CAN通信功能的硬件设备如CAN控制器或CAN收发器等。这些外设通常被用于实现CAN总线通信以在设备之间传输数据。 而CAN_RX和CAN_TX则是CAN通信中的两个重要信号线。CAN_RX用于接收来自CAN总线的数据而CAN_TX则用于向CAN总线发送数据。这两个信号线在物理层面上连接了CAN控制器和CAN总线实现了数据的传输和接收。 在CAN通信中数据是以帧的形式进行传输的。当CAN控制器需要发送数据时它会将数据打包成帧并通过CAN_TX信号线发送到CAN总线上。其他设备在CAN_RX信号线上接收到这个帧后会对其进行解码并处理其中的数据。
