我正在阅读ARM Cortex芯片的数据表，尤其是GPIO章节。最终，我想配置各种GPIO引脚以在“备用功能”模式下使用它们以对SRAM进行读/写访问。

在所有可用的GPIO寄存器中，我不了解两个：GPIO_PUPDR和GPIO_OTYPE分别是“上拉/下拉寄存器”和“输出类型寄存器”。

因为GPIO_PUPDR我有三个选择：

• 无上拉或下拉
• 拉起
• 拉下

因为GPIO_0TYPE我有两个选择：

• 输出推挽
• 输出漏极开路

所有不同配置之间的区别是什么，哪一个最适合SRAM通信？

我正在使用的电路板的文档可在此处找到（有关SRAM原理图，请参见第24页）。此处提供了ARM芯片的参考手册（有关GPIO寄存器，请参见第145和146页）。

该答案对处理器和外围设备来说是通用的，并且在结尾处带有SRAM特定注释，这可能与您的特定RAM和CPU有关。

输出引脚可以三种不同的模式驱动：

• 开漏 -晶体管连接至低电平，仅此而已
• 开漏，带上拉 -晶体管连接至低电平，电阻器连接至高电平
• 推挽 -晶体管连接到高电平，而晶体管连接到低电平（一次只操作一个）

输入引脚可以是门输入，具有：

• 上拉 -电阻连接到高电平
• 下拉 -电阻连接到低电平
• 上拉和下拉 -电阻都连接到高电平，电阻都连接到低电平（仅在极少数情况下有用）。

还有一种施密特触发的输入模式，其中，通过弱上拉将输入引脚上拉至初始状态。当单独放置时，它会保持其状态，但是可以以最小的努力将其拉到新的状态。

当多个栅极或引脚通过（外部或内部）上拉电阻连接在一起时，漏极开路很有用。如果所有引脚都为高电平，则它们都是开路，并且上拉驱动引脚为高电平。如果有任何引脚为低电平，则它们在连接在一起时都将变为低电平。该配置有效地形成AND门。

在驱动SRAM时，您可能希望尽可能牢固，快速地驱动数据线或地址线的高电平或低电平，以便需要有源上下驱动器，因此需要推挽式驱动。在具有多个RAM的某些情况下，您可能需要做一些聪明的事情并合并行，而在其他模式下可能更适合。

对于具有来自SRAM的数据输入的SRAM的RAM，如果RAM IC始终在声明数据，则没有上拉的引脚可能就可以了，因为RAM总是设置电平，这可以最大程度地减少负载。如果RAM数据线有时断路或三态，则需要输入引脚能够设置其自己的有效状态。在超高速通信中，您可能希望使用上拉和下拉，因此并联有效电阻是终端电阻，总线空闲电压由两个电阻器设置，但这有点专业。

我从STM32了解GPIO设置中找到了这个答案

• GPIO_PuPd（上拉/下拉）

在数字电路中，重要的是切勿让信号线“浮动”。也就是说，它们必须始终处于高状态或低状态。浮动时，状态不确定，并且会导致几种不同类型的问题。

纠正此问题的方法是在信号线与Vcc或Gnd之间增加一个电阻。这样，如果未将线路主动驱动为高电平或低电平，则电阻器将导致电势漂移到已知水平。

ARM（和其他微控制器）具有内置电路来执行此操作。这样，您无需在电路中添加其他零件。例如，如果选择“ GPIO_PuPd_UP”，则等同于在信号线和Vcc之间添加一个电阻。

• GPIO_OType（输出类型）：

推挽式：这是大多数人认为是“标准”的输出类型。当输出变低时，它会主动“拉”到地。相反，当输出设置为高电平时，它会主动“推”向Vcc。简化后，它看起来像这样：

另一方面，漏极开路输出仅在一个方向上有效。它可以将引脚拉向地面，但不能将其拉高。想象一下上一个图像，但是没有上MOSFET。当它不接地时，（下侧）MOSFET就是不导通的，这会导致输出浮动。

对于这种类型的输出，需要在电路中添加一个上拉电阻，如果不将其驱动为低电平，则会导致线路变为高电平。您可以通过外部或通过将GPIO_PuPd值设置为GPIO_PuPd_UP来执行此操作。

该名称源于MOSFET的漏极内部未连接任何东西的事实。当使用BJT代替MOSFET时，这种类型的输出也称为“集电极开路”。

• GPIO_速度

基本上，这控制了输出信号的转换速率（上升时间和下降时间）。压摆率越快，电路发出的噪声就越大。最好保持缓慢的摆率，只有在有特殊原因时才增加摆率。

还有一点建议：对于没有显式“开漏”模式的微控制器，例如AVR和基于Arduino ATmega328的板卡（例如Uno），可以通过编写包装函数来模拟这种“开漏”模式当您将其发送给a时，它只是将一个引脚设置为“ Output LOW”，当您发送给a时，会将0其配置为“ Input LOW”（高阻抗模式，内部上拉电阻未开启）1。这样，您可以获得相同的效果。这些现代的32位ARM内核微控制器仅具有更多选择。

另外，链接到上述内容的STM32参考手册的 p146 指出以下内容：[我的补充内容放在方括号中]：

–开漏模式：输出寄存器中的“ 0”激活N-MOS [从而通过将引脚连接到GND从而主动将LOW驱动]，而输出寄存器中的“ 1”则使端口处于Hi-Z状态（P- MOS永远不会激活）[高阻抗模式-与没有上拉或下拉电阻的浮动输入相同]

–推挽模式：输出寄存器中的“ 0”激活N-MOS [通过将引脚连接到GND来有效地驱动为低电平]，而输出寄存器中的“ 1”激活P-MOS [通过连接而有效地驱动为高电平。针到VCC]

在Arduino代码中，“包装函数”可以这样实现：

digitalWriteOpenDrain(byte pin, bool state)
{
    // Actively drive LOW
    if (state==LOW)
    {
        pinMode(pin, OUTPUT);
        digitalWrite(pin, LOW);
    }
    // High impedance mode 
    // (note that an internal or external pull-up resistor can optionally be added if you like, according to your requirements)
    else //state==HIGH
    {
        pinMode(pin, INPUT);
        digitalWrite(pin, LOW);
    }
}

或简化：

digitalWriteOpenDrain(byte pin, bool state)
{
    digitalWrite(pin, LOW);

    // Actively drive LOW
    if (state==LOW)
    {
        pinMode(pin, OUTPUT);
    }
    // High impedance mode
    // (note that an internal or external pull-up resistor can optionally be added if you like, according to your requirements)
    else //state==HIGH
    {
        pinMode(pin, INPUT);
    }
}

请注意，要打开 Arduino 上的内部上拉电阻，您可以执行以下操作：

pinMode(pin, INPUT_PULLUP);

或（同一件事）：

pinMode(pin, INPUT);
digitalWrite(pin, HIGH);

补充阅读：

• （菲利普·约翰斯顿（Phillip Johnston）的真实而简洁的文章）：https : //embeddedartistry.com/blog/2018/6/4/demystifying-microcontroller-gpio-settings