单片机io配置不同速度有区别吗

控制/MCU

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描述

这是一个初学者不会去了解的问题,但,会使老司机掉坑的问题。

概述

这个问题看起来比较简单,我相信很多人都能说出答案。

但是,很多人都只是停留在表面,没有在项目中经历过,也没有更深入的去了解。  

STM32

  很早之前年的单片机可能没有输出速度这个配置选项,但是这后面的单片机基本都有配置速度的选项,下面结合STM32来简单介绍一下。  

GPIO输出速度

不管标准外设库,还是STM32CubeMX配置GPIO输出引脚,都会有速度GPIO_InitStruct.Speed这个选项。

类似如下:

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);
  根据不同MCU型号,速度选项,有些有3个,有些有4个。一般定义在xxx_gpio.h文件中。
#define GPIO_Speed_2MHz  GPIO_Speed_Level_1   /*!< I/O output speed: Low 2 MHz  */
#define GPIO_Speed_10MHz GPIO_Speed_Level_2   /*!< I/O output speed: Medium 10 MHz */
#define GPIO_Speed_50MHz GPIO_Speed_Level_3   /*!< I/O output speed: High 50 MHz */
 
#define  GPIO_SPEED_FREQ_LOW        (0x00000000u)  /*!< Low speed       */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM     (0x00000001u)  /*!< Medium speed    */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_HIGH       (0x00000002u)  /*!< High speed      */
#define  GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH  (0x00000003u)  /*!< Very high speed */
  对于普通输出GPIO,使用STM32CubeMX配置,默认配置低:

STM32

  当然,如果配置成其他模式,有可能是中,或高。   比如:配置UART、CAN引脚,速度会是高。   提问:你想过为什么会是低、高吗?  

测量GPIO输出波形

不知道大家用示波器测量过GPIO输出波形没有,特别是在高速(单位M)的时候。

我以前经常测量MCO引脚输出时钟,测量过的人应该都知道,如果输出速度高于配置速度,会明显看到波形不正常。   波形会出现不完整,幅度低等失真现象。   相信不用我说,有一定常识的人都能理解。

差异原因

速度的配置,就是决定IO口驱动电路的响应速度。

我们需要结合实际情况配置速度,不同速度会有不同的影响。   高低速差异: 配置高速:输出频率高,噪音大,功耗高,电磁干扰强;    配置低速:输出频率低,噪音小,功耗低,电磁干扰弱;提高系统EMI(电磁干扰)性能;
看到差异,相信很多人就能理解了。   实际情况中,比如:低功耗的产品,你会考虑功耗。   环境不好的场合,通信不稳定,你会考虑电磁干扰等。   举例: 如果你使用9600波特率UART通信,建议速度配置为低。   所以,如果你想使产品更加完美,速度配置也是关键的一项。  

编辑:黄飞

 

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