GPIO是通用输入/输出端口的简称，是STM32可控制的引脚。GPIO的引脚与外部硬件设备连接，可实现与外部通讯、控制外部硬件或者采集外部硬件数据的功能。        STM32F103ZET6芯片为144脚芯片，包括7个通用目的的输入/输出口（GPIO）组，分别为GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD、GPIOE、GPIOF、GPIOG，同时每组GPIO口组有16个GPIO口。通常简略称为PAx、PBx、PCx、PDx、PEx、PFx、PGx，其中x为0-15。
; i& W3 I1 }  y9 o1 ?9 {4 g    STM32的大部分引脚除了当GPIO使用之外，还可以复用为外设功能引脚，比如串口。GPIO基本结构   
每个GPIO内部都有这样的一个电路结构，这个结构在本文下面会具体介绍。   
$ Z# E; \* o' K1 E# r  w" C* p: f
4 k9 M; ~+ ~- n: |  u: A: f+ P

5 l2 e$ |! t9 S2 _/ w
保护二极管：IO引脚上下两边两个二极管用于防止引脚外部过高、过低的电压输入。当引脚电压高于VDD时，上方的二极管导通；当引脚电压低于VSS时，下方的二极管导通，防止不正常电压引入芯片导致芯片烧毁。但是尽管如此，还是不能直接外接大功率器件，须加大功率及隔离电路驱动，防止烧坏芯片或者外接器件无法正常工作。   
P-MOS管和N-MOS管：由P-MOS管和N-MOS管组成的单元电路使得GPIO具有“推挽输出”和“开漏输出”的模式。这里的电路会在下面很详细地分析到。
* U) i- n  e# ], J7 ETTL肖特基触发器：信号经过触发器后，模拟信号转化为0和1的数字信号。但是，当GPIO引脚作为ADC采集电压的输入通道时，用其“模拟输入”功能，此时信号不再经过触发器进行TTL电平转换。ADC外设要采集到的原始的模拟信号。
    这里需要注意的是，在查看《STM32中文参考手册V10》中的GPIO的表格时，会看到有“FT”一列，这代表着这个GPIO口时兼容3.3V和5V的。如果没有标注“FT”，就代表着不兼容5V。STM32的GPIO工作方式    GPIO支持的输入输出模式：

• GPIO_Mode_AIN 模拟输入
• GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入
• GPIO_Mode_IPD 下拉输入
• GPIO_Mode_IPU 上拉输入
• GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出
• GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出
• GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出
• GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出
  
  
  

    每个I/O口可以自由编程，但I/O口寄存器必须按32位字被访问。
9 y! k* D/ ], X9 ^# z, [    下面将具体介绍GPIO的这八种工作方式：
浮空输入模式   

' [  K% K2 g" `. t& S- u
% o! ~. n6 x) f7 s
浮空输入模式下，I/O端口的电平信号直接进入输入数据寄存器。也就是说，I/O的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定；如果在该引脚悬空（在无信号输入）的情况下，读取该端口的电平是不确定的。
) s  t* a. ^( m; I$ C1 O  l上拉输入模式
6 m2 z4 @! K1 p0 C
& y" ~6 X( O1 x/ U1 C( M
2 n# o) U$ o; l9 J/ D+ U4 ?

4 V) N. ^) K& L9 B& a. Z6 v
$ n0 s( f8 ^; d2 n$ Y
' A9 }+ \9 O5 h    上拉输入模式下，I/O端口的电平信号直接进入输入数据寄存器。但是在I/O端口悬空（在无信号输入）的情况下，输入端的电平可以保持在高电平；并且在I/O端口输入为低电平的时候，输入端的电平也还是低电平。
下拉输入模式
3 |( B# u2 ?( ]6 S0 w; J/ a: ~% ~

* D' b+ M+ k" o  F$ \

9 T( l5 F: l; F5 i: ?9 x6 U/ B    下拉输入模式下，I/O端口的电平信号直接进入输入数据寄存器。但是在I/O端口悬空（在无信号输入）的情况下，输入端的电平可以保持在低电平；并且在I/O端口输入为高电平的时候，输入端的电平也还是高电平。
) n* O+ A2 d6 @; Y! U模拟输入模式

) F+ m- b9 d3 {. t  X: J0 t/ H$ }
7 o! Z8 Q0 B3 u( e) w# o  I

    模拟输入模式下，I/O端口的模拟信号（电压信号，而非电平信号）直接模拟输入到片上外设模块，比如ADC模块等等。
8 F0 Q4 ^7 }! c1 a- d: c开漏输出模式
9 O* b8 l% i, X9 e7 ?% X. Z! p

8 A+ P4 z5 G0 V  z" L4 b/ b9 B$ Q* a
8 y: T% Q# ]* X0 }) R1 F
0 \, m9 A& k, Y# A4 e3 P' r# @  x" h    开漏输出模式下，通过设置位设置/清除寄存器或者输出数据寄存器的值，途经N-MOS管，最终输出到I/O端口。这里要注意N-MOS管，当设置输出的值为高电平的时候，N-MOS管处于关闭状态，此时I/O端口的电平就不会由输出的高低电平决定，而是由I/O端口外部的上拉或者下拉决定；当设置输出的值为低电平的时候，N-MOS管处于开启状态，此时I/O端口的电平就是低电平。同时，I/O端口的电平也可以通过输入电路进行读取；注意，I/O端口的电平不一定是输出的电平。
开漏复用输出模式


, q. q# o! S# g4 s& F" J5 I

' ~$ I2 X( `' V7 t2 D  R  j    开漏复用输出模式，与开漏输出模式很是类似。只是输出的高低电平的来源，不是让CPU直接写输出数据寄存器，取而代之利用片上外设模块的复用功能输出来决定的。
推挽输出模式
3 \  z1 t3 L6 @  p$ @4 G- [2 t

4 L& q$ P" }4 _7 {( V7 ~9 @

    推挽输出模式下，通过设置位设置/清除寄存器或者输出数据寄存器的值，途经P-MOS管和N-MOS管，最终输出到I/O端口。这里要注意P-MOS管和N-MOS管，当设置输出的值为高电平的时候，P-MOS管处于开启状态，N-MOS管处于关闭状态，此时I/O端口的电平就由P-MOS管决定：高电平；当设置输出的值为低电平的时候，P-MOS管处于关闭状态，N-MOS管处于开启状态，此时I/O端口的电平就由N-MOS管决定：低电平。同时，I/O端口的电平也可以通过输入电路进行读取；注意，此时I/O端口的电平一定是输出的电平。
3 d. o6 N! z& k' s/ M+ t" k推挽复用输出模式

7 [! G8 K- o' w0 H3 i6 H1 u: l

7 d% k4 L* W0 e    推挽复用输出模式，与推挽输出模式很是类似。只是输出的高低电平的来源，不是让CPU直接写输出数据寄存器，取而代之利用片上外设模块的复用功能输出来决定的。
总结与分析
1 ?+ {6 U) C0 J) s, d( L什么是推挽结构和推挽电路？
    推挽结构一般是指两个参数相同的三极管或MOS管分别受两互补信号的控制，总是在一个三极管或MOS管导通的时候另一个截止。高低电平由输出电平决定。
    推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务。电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小、效率高。输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。推拉式输出级既提高电路的负载能力，又提高开关速度。
开漏输出和推挽输出的区别？
    开漏输出：只可以输出强低电平，高电平得靠外部电阻拉高。输出端相当于三极管的集电极。适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内)；
- x, C5 E$ S9 P) H  i" O9 w1 C

推挽输出:可以输出强高、低电平，连接数字器件。    关于推挽输出和开漏输出，最后用一幅最简单的图形来概括：     该

0 E4 ^. z) p# _: k/ x

图中左边的便是推挽输出模式，其中比较器输出高电平时下面的PNP三极管截止，而上面NPN三极管导通，输出电平VS+；当比较器输出低电平时则恰恰相反，PNP三极管导通，输出和地相连，为低电平。右边的则可以理解为开漏输出形式，需要接上拉。

在STM32中选用怎样选择I/O模式？

• 浮空输入_IN_FLOATING ——浮空输入，可以做KEY识别，RX1
• 带上拉输入_IPU——IO内部上拉电阻输入
• 带下拉输入_IPD—— IO内部下拉电阻输入
• 模拟输入_AIN ——应用ADC模拟输入，或者低功耗下省电
• 开漏输出_OUT_OD ——IO输出0接GND，IO输出1，悬空，需要外接上拉电阻，才能实现输出高电平。当输出为1时，IO口的状态由上拉电阻拉高电平，但由于是开漏输出模式，这样IO口也就可以由外部电路改变为低电平或不变。可以读IO输入电平变化，实现C51的IO双向功能
• 推挽输出_OUT_PP ——IO输出0-接GND， IO输出1 -接VCC，读输入值是未知的
  
• 复用功能的推挽输出_AF_PP ——片内外设功能（I2C的SCL、SDA）
• 复用功能的开漏输出_AF_OD——片内外设功能（TX1、MOSI、MISO.SCK.SS）
  
  

. d  F; }4 O1 U2 N9 S# o
; @0 G) v2 A3 X/ f- ^0 y0 n
: w  y4 I: p. n' d/ y! b