基于CubeMx管脚配置时的ADC_IN与GPIO_Analog选项话题

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我们在使用ST公司的STM32CubeMx工具对STM32芯片做管脚初始化配置时，点到某个管脚时会自动拉出一条长长的可配置的菜单选项。有人可能发现某些类似上面图形的情况，某管脚可以配置为ADC某输入通道，怎么同时还有个GPIO_analog选项呢？二者有什么差别？

ADC_Inx这个不难理解，就表示该GPIO可以作为ADC模拟输入通道，此时该GPIO也确实处在Analog模式。那还额外弄个GPIO_Analog干什么呢？跟ADC_Inx不是一个意思吗？

的确不是一个意思。

其实，GPIO_Analog跟GPIO_Input或GPIO_Output一样，也是GPIO工作模式的一个选项。具体到这里，ADC_Inx作为模拟输入通道，此时GPIO处于analog模式。但是，不能说GPIO配置在analog模式就是做ADC转换通道，它还可能做比较器、DAC等模拟外设的复用通道，也有可能纯粹只是被配置成Analog模式，跟其它模拟外设没有任何关联。

一般来讲，STM32的GPIO输入状态分为三类，其中Analog状态是GPIO输入模式的一种。

1、 上拉/下拉输入【push up/pull down】

2、 浮空输入【Floating input】

3、 模拟状态 【Analog】

对于前面1、2两种输入模式的GPIO功能框图如下：

此时，输出缓冲被禁用；图中的施密特触发器被启用；IO脚的数据被采样到数据输入寄存器可被读取。上/下拉电阻根据需要可以被打开或禁用。当上下拉电阻同时被禁用时即为浮空输入模式。

对于STM32芯片，复位后GPIO默认为浮空输入状态。对于不使用的GPIO，不建议让GPIO处于浮空输入模式。当它没有外接信号时，那个施密特触发器往往在随机地做电平翻转跳变，从而带来噪声并增加芯片的功耗。同时浮空脚对外部噪声或干扰敏感，对过ESD也极为不利。

上面是介绍的浮空输入与上下拉输入的框图与特征，而GPIO的Analog模式的功能框图如下：

这个Analog模式的GPIO状态跟上面的带可配置上下拉输入的GPIO状态主要有两个明显差别：

1、 那个施密特触发器被关闭了，该触发器输出恒为0.

2、 内部的上下拉电阻被关闭了。

这个施密特触发器被关闭了，GPIO的数字输入功能被取消。如果此时读取输入数据寄存器的值，结果恒为0.由于关闭了施密特触发器，上面提到的因它而起的电平跳变噪声和相应的额外功耗就没有了。

换句话说，当GPIO状态由浮空或上下拉输入状态改为Analog状态时，既消除了因为施密特触发器带来的噪声，同时又因它的关闭而降低了芯片动态功耗。

另外，配置在GPIO_Analog状态的GPIO属于高阻态，这点也有利于保持模拟信号的真实性。

聊到这里，我们基本可以消除开篇的疑惑了。GPIO可能被配置为某些模拟外设的复用脚，比如ADC,DAC的复用功能脚等，但也完全可能不做任何模拟外设的复用脚，只是配置在Analog模式而已。比方对于那些不用的管脚，我们都可以将其配置为GPIO_Analog状态。做过STM32芯片低功耗应用的人可能会在ST官方例程里发现过，在进低功耗模式之前对不用外设的对应GPIO都配置为Analog状态了。