STM32 GPIO结构图讲解 STM32中上拉电阻或下拉电阻的作用

STM32中的GPIO

以STM32中的GPIO为例，如上图是GPIO的结构图。另外关于GPIO工作原理，请移步此文：STM32中GPIO工作原理详解。

从上图中标号2处可以看到，上拉和下拉电阻上都有一个开关，通过配置上下拉电阻开关，可以控制引脚的默认电平，这里有三种状态：

开启上拉时，引脚默认电压为高电平

开启下拉时，引脚默认电压为低电平

上拉和下拉不开启时，这种状态我们称为浮空模式

STM32上下拉及浮空模式的配置是通过GPIOx_CRL和GPIOx_CRH寄存器控制的，可以通过《STM32F1xx 中文参考手册》查阅。

开启上拉电阻或下拉电阻的作用

STM32内部的上拉其实是一个弱上拉，也就是说通过此上拉电阻输出的电流很小，如果想要输出一个大电流。那么就需要外接上拉电阻了，其实就是增加导线的输出电流。相关文章：为什么单片机的I/O口需要驱动？

下拉电阻情况相反，让STM32的CPU引脚输出低电平，结果由于后续电路影响输出的低电平达不到GND。所以接个下拉电阻，其实就是为了降低导线的输出电流。

另外当上下拉电阻都不开启，此时是浮空模式，引脚的电压是不确定的，此模式下的管脚电压会时不时改变。

所以为了防止引脚悬空，产生积累电荷、静电荷，造成电路不稳定。一般情况下，我们都会给引脚设置成上拉或者下拉模式，使它有一个确定的默认电平状态。

以上拉电阻举例，在STM32刚上电的时候，芯片引脚电平是不确定的。特别引脚是接按键的时候，必须给他个确定的电平。下拉电阻的作用就是，强制让电平保持在低电平。

上下拉电阻阻值的大小    

根据拉电阻的阻值大小，可以分为强拉或弱拉（weak pull-up/down）。拉电阻阻值越小则表示电平能力越强，为强拉，可以抵抗外部噪声的能力也越强，相应的功耗也越大。

举个例子：

按键的上拉电阻可以选择3.3k、4.7k、5.1k、10k等，但是电阻越小，电流越大，功耗也越大。10k的上拉电阻带来的电流，是大多数芯片所能识别到的引脚电流，如果电阻太大，电流太小，引脚识别不了，所以10k是个折中的方案。这里的电流，简单来说是根据公式VDD/R拉电阻计算出来的。

审核编辑：汤梓红