基于tb6612芯片和紅外避障模塊的IO輸出輸入模式

最近一周多的時間開始學(xué)習(xí)并自己動手制作了一個循跡小車，主要運用的就是tb6612芯片以及紅外避障模塊，這篇博客主要就是總結(jié)一下在制作小車過程中學(xué)習(xí)到的知識以及問題。

一、有關(guān)IO輸出輸入的總結(jié)

在這次小車制作中，我使用到的有tb6612電機(jī)驅(qū)動芯片和MH-Sensor-Series紅外循跡避障模塊，兩者的使用方法都不是很復(fù)雜，只需要在對應(yīng)的引腳上接高低電平或者接輸入引腳即可，但正是這么基礎(chǔ)的引腳操作中也發(fā)現(xiàn)了很多小細(xì)節(jié)，有同學(xué)在制作小車的過程中就遇到了寫完代碼根本沒達(dá)到預(yù)期效果，后來才發(fā)現(xiàn)是一些引腳的模式或者使能問題，因此我也更詳細(xì)學(xué)習(xí)了一下IO口的八種輸入輸出模式。

下面就是我個人對這幾種模式的理解

一、輸入模式

1. 浮空輸入（GPIO_Mode_IN_FLOATING）

該模式主要針對芯片本身，以及其他的邏輯器件（即由大量邏輯開關(guān)組成的元器件），在該模式下，引腳既不表現(xiàn)為高電平也不表現(xiàn)為低電平，如果用電壓表測量測得的可能也有所不同。

浮空輸入大多數(shù)情況就是代表該引腳什么都不接，但是在網(wǎng)上也有說可以用于ADC傳輸數(shù)據(jù)使用，但我并不了解。

這個模式基本用不上，如果以后我有使用會在這里記錄。

2. 上拉輸入（GPIO_Mode_IPU）

在上拉輸入模式下，引腳什么都不接的情況下表現(xiàn)為高電平，當(dāng)連接到TTL（高電平低電平）信號時，會發(fā)生改變。

在沒有輸入或者是輸入為高電平時，其電壓為高；輸入為低電平時，電壓為低。

這里要注意的是沒有輸入的時候就處于高電平，適用于那些平常狀態(tài)輸出高，特殊狀態(tài)輸出低的模塊。

3. 下拉輸入（GPIO_Mode_IPD）

和上拉輸入類似

在下拉輸入模式下，引腳什么都不接的情況下表現(xiàn)為低電平，當(dāng)連接到TTL（高電平低電平）信號時，會發(fā)生改變。

在沒有輸入或者是輸入為低電平時，其電壓為低；輸入為高電平時，電壓為高。

這里要注意的是沒有輸入的時候就處于低電平，適用于那些平常狀態(tài)輸出低，特殊狀態(tài)輸出高的模塊。

4. 模擬輸入（GPIO_Mode_AIN）

模擬輸入不同于以上三種輸入模式，前面三種模式都是數(shù)字信號的輸入也就是非高即低的信號，而模擬輸入就是輸入未經(jīng)處理的信號，可以是一段連續(xù)的電壓不固定的信號。

往往在數(shù)模轉(zhuǎn)換中需要用到，比如讀取某個引腳的電壓值，這個電壓值就可能是PWM波形，使用模擬輸入就可以講信號不經(jīng)處理的傳給ADC模塊進(jìn)行分析。

二、輸出模式

1. 開漏輸出（GPIO_Mode_Out_OD）

在開漏模式下，控制IO輸出低時IO口輸出低，控制IO口輸出高時IO口既不輸出高也不輸出低，電壓不確定。（由外部驅(qū)動，降低芯片的驅(qū)動壓力）

在使用該模式時，通常外接一個電阻，通過這個電阻來給予高電平。“推挽輸出模式一般應(yīng)用在輸出電平為0和3.3伏而且需要高速切換開關(guān)狀態(tài)的場合”

或者在推挽輸出模式下我們輸出的電平是3.3V，但是我們想要達(dá)到一個5V的輸出，就可以采用開漏輸出，通過外接一個上拉電阻來控制我們的電壓能夠達(dá)到5V。

再或者可以用一個IO口進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)傳輸。

首先從引腳往外這個指向來說，引腳輸出低時IO為低，引腳輸出高時外部可以由上拉電阻將IO上拉為高。

其次從外往引腳這個指向來說，由于IO的高低電平與外部上拉電阻有關(guān)，也就可以通過外部上拉電阻的有無來 反向控制IO的高低，之后可以運用寄存器讀取IO狀態(tài)從而獲得外部的電平信號。這樣就可以達(dá)到IO口的雙向功能。（僅個人理解）

上拉電阻的阻值不僅影響輸出的電平高低，還影響著信號的延遲，阻值越大信號也就越延遲但是功耗小。

2. 推挽輸出（GPIO_Mode_Out_PP）

引腳輸出低時IO為低，引腳輸出高時IO輸出高。

3. 推挽復(fù)用輸出（GPIO_Mode_AF_PP）

可以使用IO口的第二功能，例如定時器、串口等。相當(dāng)于是輸出信號更多樣的推挽輸出。

輸出PWM信號時需要使用該輸出模式。

4. 開漏復(fù)用輸出（GPIO_Mode_AF_OD）

可以使用IO口的第二功能，例如定時器、串口等。相當(dāng)于是輸出信號更多樣的開漏輸出。

二、PWM輸出的一些總結(jié)

1.引腳與定時器和通道的對應(yīng)關(guān)系

STM32的定時器除了定時器6和定時器7都可以用來產(chǎn)生PWM，定時器1和定時器8是高級定時器，都可可以同時產(chǎn)生7路PWM，需要注意的是在配置高級定時器時需要多加這樣的一行代碼。

TIM_CtrlPWMOutputs(TIM1,ENABLE);

這一行代碼可以追根源頭發(fā)現(xiàn)是控制的是 剎車和死區(qū)寄存器（TIMx_BDTR）

2. 一些結(jié)構(gòu)體成員的介紹

①TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode
該元素設(shè)置的是PWM的模式，可以指定兩種模式

TIM_OCMode_PWM1
在向上計數(shù)時，一旦裝載值小于占空比時通道為無效電平，否則為有效電平
在向下計數(shù)時，一旦裝載值大于占空比時通道為有效電平，否則為無效電平。

TIM_OCMode_PWM2
向上計數(shù)時，一旦裝載值小于占空比時通道1為有效電平，否則為無效電平
向下計數(shù)時，一旦轉(zhuǎn)載值大于占空比時通道1為無效電平，否則為有效電平。

②PWM初始化函數(shù)的兩個入口參數(shù)
TIM_TimeBaseStructure.TIM_Period
該元素設(shè)置的是計數(shù)值，通常是PWM初始化函數(shù)的第一個入口參數(shù)arr，這個值影響一次PWM周期的時間長短。

TIM_TimeBaseStructure.TIM_Prescaler
該元素設(shè)置的是預(yù)分頻值，通常是PWM初始化函數(shù)的第二個入口參數(shù)psc，這個值也影響一次PWM周期的時間長短。

由公式

Fpwm = TCLK / ((arr+1)*(psc+1)) (單位：Hz)

可計算一次PWM的周期時長

其中TCLK的具體頻率可以到時鐘樹中查找，不同定時器的最高頻率是不同的
TIM1、TIM8、TIM15、TIM16、TIM17、TIM9、TIM10、TIM11屬APB2總線，最高頻率為72M
TIM2、TIM3、TIM4、TIM5、TIM6、TIM7、TIM12、TIM13、TIM14屬APB1總線，最高頻率為36M
具體可以查數(shù)據(jù)手冊

③TIM_TimeBaseStructure.TIM_CounterMode
該元素設(shè)置的是PWM的計數(shù)模式，常用的有以下兩種。

TIM_CounterMode_Up
向上計數(shù)

TIM_CounterMode_Down
向下計數(shù)

還有幾種不常用的

④TIM_OCInitStructure.TIM_OCPolarity
該元素設(shè)置輸出極性，這個元素要配合PWM模式來說，在PWM模式中有無效電平和有效電平的區(qū)別，而具體的有效電平是什么呢？

就是在這個元素設(shè)置的，這里的元素如果設(shè)置成為TIM_OCPolarity_High則有效電平就是高電平，如果元素設(shè)置為TIM_OCPolarity_Low，則有效電平就是低電平。

總結(jié)

這篇博客主要介紹了一些輸入輸出函數(shù)的小細(xì)節(jié)，以及PWM的一些重要結(jié)構(gòu)體元素代表什么。
輸入輸出與PWM可以說是STM32的基礎(chǔ)操作，只有加強(qiáng)對基礎(chǔ)的了解才可能在后面的學(xué)習(xí)中更加順利。
編輯：hfy