一. GPIO (General Purpose I/O Port) 统称为通用输入/输出端口。
一个完整的GPIO组由16个引脚构成，每个GPIO引脚都可以通过软件配置为
输出 ，输入，复用的外设功能
; X: Z" K4 ]& i) E+ K" r- `并且所有的I/O都可以配置为外部中断的输入端。

GPIO——输出状态下，可以配置成带有上拉或下拉的推挽输出或开漏输出。
& ~8 c) O, S7 W9 c8 ?GPIO——输入状态下，可以配置成浮空，上拉，下拉，或模拟输入。

6 c2 n# _! g1 X/ C% Z系统复位后所有的GPIO端口被配置成浮空输入模式，
) f" Q3 ]8 P* M+ B$ t特殊的是由于调试的
9 z( c# b* i; U* [/ \PA13 (SWDAT)引脚置于上拉模式。
PA14 (SWCLK)引脚置于下拉模式。
2 s1 Z; K. w+ {/ c9 j( c7 r2 O+ D
二. GPIO的基本结构
, V7 K. ^' f7 h& ^7 s9 l0 ^保护二极管，上下拉电阻
+ r5 Z/ E6 E1 g/ [引脚的两个二极管可以防止引脚外部过高或过低的电压输入，
; F, s1 [0 ^+ n9 \: q, v% M当引脚的电压输入高于VDD时，上方的二极管导通。
当引脚的电压输入低于VSS时，下方的二极管导通。
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5 H' l4 B8 Z( ~; v# X7 x
$ x+ v/ ^' C2 T- W1. 输入配置
GPIO端口配置为输入模式时，端口的输出缓冲区禁止，输入端连接的TTL施密特触发器激活，GPIOx_PUPDR寄存器可以配置成上拉、下拉电阻。
* _9 o9 m+ C, A
TTL施密特触发器：
. E8 [8 W' `, y5 K+ b当输入电压高于正向阈值电压，输出为高；当输入电压低于负向阈值电压，输出为低；当输入在正负向阈值电压之间，输出不改变。
能将模拟信号波形整形为数字电路能够处理的方波波形。
! M' r- _9 ^8 F$ [8 _; n在此处的作用就是将模拟信号转化为0，1的数字信号，然后储存在 输入数据寄存器中。
1 G6 P' Q, n& n1 @) ~; H( O
/ u2 B+ h1 w( c在每个AHB时钟周期，引脚上的数据都会被锁存至输入数据寄存器，CPU通过对输入数据寄存器的访问可以获取I/O口的实际状态。

$ S7 `- B* @. ]
2.输出配置
GPIO端口配置为输出模式时，输出缓冲器开启。
0 W3 F! d- ?& U* p0 L
, t  {. Y0 Z/ j" O* m/ a7 s& e9 |# Y如果GPIO工作在开漏模式，
输出数据寄存器上的数字“0“将激活N-MOS,端口输出低电平，
# g0 _# Q4 n' \( @0 C8 l. n/ a( y- g输出数据寄存器上的数字“1“则不会激活P-MOS,也就是N-MOS 和 P-MOS 都处于关闭状态，端口处于高阻状态。

7 L. {, L( V8 s# _$ G5 N! I如果GPIO工作在推挽模式，输出数据寄存器上的数字“0“将激活N-MOS,端口输出低电平，输出数据寄存器上的数字“1“将激活P-MOS,端口处于高电平。
" i) v6 @1 i: ]' U! B( N当引脚高低电平切换时，两个 MOS管轮流导通，P负责管电流，N负责拉电流，使其负载能力和开关速度比普通方式有了很大的提高。推挽输出的低电平为0v，高电平为3.3v。

同时，在GPIO配置为输出时，施密特触发器输入也会激活，弱上拉，弱下拉电阻是否激活取决于GPIOx_PUPDR寄存器的值。也就是此时对输入数据寄存器的读操作同样可以获取I/O口的真实状况。

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3. 复用功能配置
绝大多数GPIO端口与外设输入输出共同使用引脚。
当端口被配置为复用功能时，来自外设的信号会驱动输出缓冲器，此时输出数据寄存器将无法驱动输出缓冲器，也就是说，端口的状态完全有外设信号来决定。
( u0 p! J. Q! w9 S  q0 D同时，施密特触发器输入也会激活，弱上拉，弱下拉电阻是否激活取决于GPIOx_PUPDR寄存器的值，此时对输入数据寄存器的读操作同样可以获取I/O口的真实状况。

( k& N* k8 \+ y8 y# o/ x% V

( E$ R# G4 L$ i4. 模拟配置
当端口被配置为模拟输入时，例如作为ADC模块的输入时，输出缓冲器关闭，施密特触发器关闭，上下拉电阻被禁止。此时输入的电流电压完全是外部的真实电流电压。

) b6 p$ s; K, \- a5 }7 Z$ \
三. GPIO的特殊功能
$ f3 x) g2 k$ [( S2 k1 B6 `GPIO除了可以配置输入，输出和复用功能外，还具有一些较为特殊的功能，比如可以单独对某一位进行置位/复位操作， 端口锁定操作，或将端口的复用功能重映射到其他引脚上等。

* l3 H; Y# [1 h7 f8 b1. 位操作
6 [  [- [& F2 P5 T7 uGPIO端口通过置位/复位寄存器 GPIOx_BSRR,可以对端口输出数据寄存器的每个位进行置位和复位操作。
置位/复位寄存器 GPIOx_BSRR是一个32位寄存器，而端口输出数据寄存器GPIOx_ODR是16位的，相对于GPIOx_ODR寄存器中的每一位，GPIOx_BSRR寄存器中有两位与之对应，即 BSx和BRx。
对BSx位写1时会将相应的ODRx位置位，对BRx位写1时会将相应的ODRx位复位，
对GPIOx_BSRR的任意位写0时，都不影响GPIOx_ODR的值。
( t4 e  F' [( m) g' E/ N如果对GPIOx_BSRR寄存器的BSx和BRx同时写1，那么置位操作具有优先权。

2.端口锁定
端口配置锁定寄存器（GPIOx_LCKR）用于冻结端口的控制寄存器。
当一个特定的写/读序列作用于GPIOx_LCKR寄存器时，相应端口的控制寄存器将会冻结，直到复位才有效。
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3. 端口复用功能映射。
STM32F系列微控制器的大部分GPIO端口会与多个外设共用，选择每个端口的有效复用功能可以通过GPIOx_AFR寄存器来实现。通过对GPIOx_AFR寄存器的AFRLx[3:0] 为赋值，可以选择该端口所连接的外设，也可以根据需要将某一外设复用功能映射到其他引脚。
" U, ]) x% b. x+ X6 t
四，GPIO寄存器分类。
" m5 B7 W* n: Z; e6 C$ u1. I/O端口控制寄存器
4 t( ~# B6 t7 T7 O$ B每个GPIO端口都有4个32为控制寄存器，
GPIOx_MODER: 选择I/O模式，如输入，输出，复用或模拟等。
GPIOx_OTYPER: 选择输出类型，如推挽，开漏等。
GPIOx_OSPEEDR: 设定I/O口的速度。
GPIOx_PUPDR: 选择I/O口上拉，下拉方式。

! i) {0 \+ T2 U% u+ L" w* f, x2. I/O端口数据寄存器
+ ^3 }8 e4 O- U每个GPIO口有2个16位数据寄存器和一个32位置位/复位寄存器
输入数据寄存器 GPIOx_IDR : 存放I/O口锁存的输入数据，只读寄存器。
输出数据寄存器 GPIOx_ODR: 存储输出数据，配置输出I/O, 可读可写。
" U5 U# g$ z% ~, [* h0 j置位/复位寄存器 GPIOx_BSRR: 用于对端口的某一位进行单独的操作。
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+ `2 Z3 x8 C! H- [: f' Y! I6 u  N3. I/O端口锁定及复用功能寄存器
32位端口配置锁存寄存器GPIOx_LCKR: 用于锁定I/O口配置，防止被微控制器在运行过程中更改。
; }/ O; v% [! y2 y8 |; u2个32位复用功能寄存器GPIOx_AFRH, GPIOx_AFRL: 用于端口复用功能配置。
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