MCU GPIO（通用输入输出）端口的工作状态可以分为多种模式，这些模式根据应用场景和需求进行选择。

了解这些工作状态对于正确配置和使用 MCU至关重要。

下面将对每种工作状态进行详细解析。

浮空输入

定义：浮空输入模式下，IO口的内部既不接上拉电阻也不接下拉电阻。

这意味着引脚的电平完全由外部信号决定。

特点：由于没有内部电阻来稳定电平，这种模式容易受到外部电磁干扰的影响，导致读取的电平值不稳定。

应用场景：适用于需要检测外部信号真实状态的场合，但通常不建议使用，除非在特定情况下确实需要接收未经处理的原始信号。

上拉输入

定义：在上拉输入模式下，IO口的内部接上拉电阻。

当外部信号未连接或处于高阻态时，通过上拉电阻将电平拉高至高电平。

特点：能够防止外部信号的浮动或不确定状态，提高系统的稳定性和可靠性。

但若外部信号源能输出高于MCU电源电压的高电平，可能会损坏MCU的GPIO引脚。

应用场景：常用于矩阵键盘或按钮输入，以及需要检测高到低电平变化的场景。

下拉输入

定义：下拉输入模式下，IO口的内部接下拉电阻。

当外部信号未连接或处于高阻态时，通过下拉电阻将电平拉低至低电平。

特点：与上拉输入类似，下拉输入模式也有助于消除外部信号的不确定性，提高系统的稳定性。

然而，其应用场景相对较少。

应用场景：适用于需要检测低到高电平变化的场景，如按钮开关连接到地时的检测。\

模拟输入

定义：模拟输入模式下，IO口被配置为接收模拟信号（如温度、压力等传感器的输出信号）。

信号不会经过数字转换，而是直接传输到MCU的模拟信号处理单元进行处理。

特点：能够接收连续变化的模拟量信号，并进行相应的处理。

但需要注意采取抗干扰措施以提高信号的信噪比。

应用场景：广泛应用于需要测量模拟量（如电压、电流、温度等）的场合。

开漏输出

定义：开漏输出模式下，当输出控制信号为低电平时，N-MOS管导通；当输出控制信号为高电平时，N-MOS管截止，此时I/O端口的电平由外部电路决定。

特点：只能输出低电平或高阻态，无法直接输出高电平。

适用于多个设备共享同一信号线的通信协议（如I2C）。

应用场景：常用于I2C、SPI等通信协议中的数据线连接。

推挽输出

定义：推挽输出模式下，通过两个参数相同的MOSFET管（P-MOS和N-MOS）实现输出电平的控制。

当输出高电平时，P-MOS导通；当输出低电平时，N-MOS导通。

特点：能够直接输出高电平和低电平信号，驱动能力强，适用于驱动负载较重的外部设备。

但在切换过程中会产生一定的功耗和热量。

应用场景：常用于控制LED灯、继电器等数字输出设备。

MCU GPIO的各种工作状态各有其特点和应用场景。

在实际应用中，应根据具体需求选择合适的工作状态并进行合理配置。

同时，还需要注意采取抗干扰措施以确保系统的稳定可靠运行。