开漏电路的特点 - STM32的IO口的8种配置详解

　　开漏形式的电路有以下几个特点：

　　1.利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up ，MOSFET到GND。IC内部仅需很下的栅极驱动电流。

　　2.一般来说，开漏是用来连接不同电平的器件，匹配电平用的，因为开漏引脚不连接外部的上拉电阻时，只能输出低电平，如果需要同时具备输出高电平的功能，则需要接上拉电阻，很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压，便可以改变传输电平。比如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。（上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的沿的速度。阻值越大，速度越低功耗越小，所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。）

　　3.OPEN-DRAIN提供了灵活的输出方式，但是也有其弱点，就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电，所以当电阻选择小时延时就小，但功耗大；反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求，则建议用下降沿输出。

　　4.可以将多个开漏输出的Pin，连接到一条线上。通过一只上拉电阻，在不增加任何器件的情况下，形成“与逻辑”关系。这也是I2C，SMBus等总线判断总线占用状态的原理。补充：什么是“线与”？：

　　在一个结点（线）上，连接一个上拉电阻到电源VCC或VDD和n个NPN或NMOS晶体管的集电极C或漏极D，这些晶体管的发射极E或源极S都接到地线上，只要有一个晶体管饱和，这个结点（线）就被拉到地线电平上。因为这些晶体管的基极注入电流（NPN）或栅极加上高电平（NMOS），晶体管就会饱和，所以这些基极或栅极对这个结点（线）的关系是或非NOR逻辑。如果这个结点后面加一个反相器，就是或OR逻辑。

　　其实可以简单的理解为：在所有引脚连在一起时，外接一上拉电阻，如果有一个引脚输出为逻辑0，相当于接地，与之并联的回路“相当于被一根导线短路”，所以外电路逻辑电平便为0，只有都为高电平时，与的结果才为逻辑1。

　　关于推挽输出和开漏输出，最后用一幅最简单的图形来概括：

　　

　　该图中左边的便是推挽输出模式，其中比较器输出高电平时下面的PNP三极管截止，而上面NPN三极管导通，输出电平VS+；当比较器输出低电平时则恰恰相反，PNP三极管导通，输出和地相连，为低电平。右边的则可以理解为开漏输出形式，需要接上拉。

　　浮空输入：对于浮空输入，一直没找到很权威的解释，只好从以下图中去理解了

　　

　　由于浮空输入一般多用于外部按键输入，结合图上的输入部分电路，我理解为浮空输入状态下，IO的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定，如果在该引脚悬空的情况下，读取该端口的电平是不确定的。

　　上拉输入/下拉输入/模拟输入：这几个概念很好理解，从字面便能轻易读懂。

　　复用开漏输出、复用推挽输出：可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况（即并非作为通用IO口使用）

　　最后总结下使用情况：

　　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）