一、基础外设
- GPIO(通用输入输出)
功能:数字信号输入/输出,支持推挽、开漏模式。
应用:控制LED、按键检测、数字传感器接口。
配置要点:
输入模式:上拉/下拉电阻配置
输出模式:驱动能力(如20mA限流)
复用功能:引脚复用为其他外设(如UART、SPI)
- 定时器/计数器(Timer/Counter)
功能:
基础定时:延时、周期中断
PWM输出:控制电机、LED调光
输入捕获:测量脉冲宽度(如超声波测距)
常见类型:
通用定时器(TIM)
高级控制定时器(如STM32的TIM1)
看门狗定时器(独立看门狗IWDG)
二、模拟信号处理外设
- ADC(模数转换器)
功能:将模拟信号(电压)转换为数字值。
关键参数:
分辨率:8/10/12/16位
采样速率:1Ksps~1Msps
通道数:单端/差分输入
应用:温度传感器(如NTC)、电池电压检测。
- DAC(数模转换器)
功能:将数字值转换为模拟电压输出。
应用:音频信号生成、电机控制参考电压。
- 比较器(Comparator)
功能:实时比较两路模拟电压,触发中断。
应用:过压保护、信号阈值检测。
三、通信接口
- UART(通用异步收发器)
特点:全双工,异步通信,需约定波特率。
应用:调试信息输出、GPS模块通信。
扩展协议:Modbus、AT指令。
- SPI(串行外设接口)
特点:全双工,同步通信,主从模式,支持高速(10~100MHz)。
应用:Flash存储器(如W25Q128)、显示屏驱动(如OLED)。
关键信号:SCK、MOSI、MISO、CS。
- I2C(两线式串行总线)
特点:半双工,多主从架构,地址寻址。
应用:EEPROM(如AT24C02)、传感器(如BMP280)。
关键参数:标准模式(100kHz)、快速模式(400kHz)。
- CAN(控制器局域网)
特点:差分信号抗干扰,多主机通信。
应用:汽车电子、工业总线(如CANopen协议)。
四、高级功能外设
- PWM(脉宽调制)
功能:通过占空比控制输出等效电压。
应用:电机调速、呼吸灯、舵机控制。
- DMA(直接存储器访问)
功能:无需CPU干预,实现外设与内存间高速数据传输。
典型场景:ADC多通道连续采样、SPI大批量数据传输。
- RTC(实时时钟)
功能:独立计时,支持日历、闹钟。
关键特性:低功耗、后备电池供电。
- USB
类型:
USB Device:模拟U盘、HID设备(如键盘)
USB Host:连接U盘、打印机
协议栈:需集成USB库(如STM32的USB FS/HS)。
五、特殊功能外设
- 看门狗(Watchdog)
独立看门狗(IWDG):硬件复位,防程序跑飞。
窗口看门狗(WWDG):需在指定时间窗口内喂狗。
- 加密模块
功能:AES、SHA硬件加速,真随机数生成(TRNG)。
应用:物联网设备安全认证。
- LCD控制器
功能:直接驱动段码屏或TFT液晶屏。
接口类型:8080并行接口、RGB接口。
六、选型与开发建议
根据需求选择外设:
低功耗项目:优先选支持多种休眠模式的外设。
高速通信:需SPI+DMA组合。
资源冲突注意:
外设复用同一引脚时需配置Alternate Function。
中断优先级管理(如UART接收中断 vs 定时器中断)。
常见问题:
ADC精度不足:注意参考电压稳定性,添加滤波电路。
SPI通信失败:检查时钟极性和相位(CPOL/CPHA)。