GPIO、定时器、PWM 与 ADC 怎样连接物理世界

四种外设回答四类问题

外设	核心问题	关键配置
GPIO	当前电平是什么，或要驱动什么电平	输入/输出/复用、上下拉、推挽/开漏
Timer	经过多少时钟、何时产生事件	时钟源、预分频、周期、比较值
PWM	一个周期内高电平占多少时间	频率、占空比、极性、输出通道
ADC	某时刻输入电压量化成什么码	Vref、通道、采样时间、分辨率、触发源

固定数据路径：

时钟 → Timer 每 1 ms 更新事件 → 触发 ADC
→ ADC 完成转换 → 结果进入数据寄存器/缓冲区

这比在 while 循环中“差不多每隔一会儿读一次”更可控，因为采样时刻由硬件计数器决定。

PWM 不是模拟电压

PWM 引脚仍在 LOW/HIGH 之间切换。占空比 D=t_high/T 表示高电平时间比例；负载或低通滤波可能对其做时间平均。50% 占空比不保证所有负载得到“半功率”，电机、电感、LED 和滤波器的响应各不相同。

ADC 的源阻抗与采样时间

ADC 内部采样电容需要通过信号源充电。源阻抗太高、采样时间太短时，电容无法充分稳定，码值即使很平稳也可能有系统偏差。切换通道后首个样本异常也可能来自残留电荷。

GPIO 的电气语义

开漏输出只能主动拉低，需要外部或内部上拉产生高电平；I²C 正是利用多设备都能安全拉低一根线。推挽输出可主动驱动高低，两个推挽输出相反驱动同一网络会产生争用电流。

常见误解

• 只配置 GPIO 数据位，忘记时钟、复用或输出类型；
• 把 PWM 频率和占空比互换；
• 认为 ADC 转换结束时间等于触发时间；
• 只看 ADC 码，不记录 Vref、采样时间和前端范围；
• 用内部弱上拉驱动负载。

下一步：UART、I²C 与 SPI。