下文将根据STM32F207参考手的中GPIO框图讲解GPIO功能。
5 F2 v7 z& v' i- q0 ^

01  I/O接口电路
: _! g! j  J  p. P& o# M5 d

带FT的是说明可以容忍5V电压的，I/O电路框图

4 g% ^# l4 r1 K

3 }( T" M& i: p$ i. Y: {3 i

1.1、普通输入

普通输入模式下，上拉和下拉电阻（微弱）的存在，共分3种模式

• 浮空输入，不使能上拉电阻，不使能下拉电阻
• 上拉输入，使能上拉电阻
• 下拉输入，使能下拉电阻
  
  
  ' s  P7 d+ e1 }) {, T0 a

从上面框图得知，输出缓存是被禁止的

1.2、普通输出

普通输入模式下，上拉和下拉电阻（微弱）的存在。主要是由于P-MOS和N-MOS的存在分为下列两种模式

• 开漏模式：输出寄存器是 0 时，激活 N-MOS， 而输出寄存器是 1 时，端口保持高阻态(P-MOS 不会被使能)
• 推挽输出： 输出寄存器是 0 时，激活 N-MOS， 而输出寄存器是 1 时，激活 P-MOS
  
    t6 {4 O5 d; U, R
  : L) G" M( V/ F2 n2 b6 |7 U

从上面的框图得知，

9 k% E5 h/ S" v

1、在普通输出模式中，TTL施密特触发器是打开的，所以读输入数据寄存器，可以得到 I/O 的状态。

6 X. M$ d8 N) A) R- x' G

2、驱动GPIO输出，我们可以采用输出寄存器也可以使用位段

1.3、模拟输入

模拟输入上拉电阻和下拉电阻是没有用的

; z3 H2 o, a5 q6 q* b/ k6 S& t- X

高阻态下模拟输入

从上面框图得知

• 弱上拉和下拉电阻禁止
• 施密特触发器停用，施密特触发器输出值强制为0
• 输出缓存被禁止
• 读输入数据期存器， 读到的值为0
  
  & n7 Q- Y, G+ h; @8 D
  2 g9 n& |. u9 `( U8 M8 ?

注意：IO配置成模拟输入时，不能容忍5V电压

$ I( n5 D0 @: @' {! f3 `/ o* P

1.4、复用输出

复用输出框图

从上图框图中可以得到5条信息

. @" ?" m4 }; t& P7 Z1 Q2 }

• 输出缓存被来自外设的信号驱动(发送数据器使能和数据)，也即是位设置/清除寄存器和输出数据寄存器在这里是无用的
• 由于P-MOS和N-MOS使能，仍然可以配置成推挽输出和开漏输出
• 上拉电阻和下拉电阻使能，可以进行配置
• TTL施密特触发器使能
• 可以通过读输入数据寄存器， 可以得到 I/O 的状态
  
  
  

02 管脚复用和重映射

管脚复用和重映射(其实是一回事)，STMF10X系列叫重映射，STMF20X系列叫管脚复用，也就是复用功能

2.1、STMF10X系列

STM32上有很多I/O口，也有很多的内置外设想I2C,ADC,ISP,USART等，为了节省引出管脚，这些内置外设基本上是与I/O口共用管脚的，也就是I/O管脚的复用功能。但是STM32还有一特别之处就是：很多复用内置的外设的I/O引脚可以通过重映射功能，从不同的I/O管脚引出，即复用功能的引脚是可通过程序改变的。

三个红框交汇处.STM32F103VCT6这个CPU的USART1接的是PB6/PB7但是上电初始化后默认功能并非是USART1.所以想要用串口功能.必须用端口重映射。

STM32的单片机每个功能模块有自己的时钟系统,所以要想要调用STM32单片机的功能模块时必须先配置对应时钟,然后才能去操作相应的功能模块.端口重映射也一样.如图示:

. K9 V% [8 I% P4 Z6 d2 O

重映射步骤为:

4 h3 t3 i0 ~" i) T+ {: A2 P

1. 打开重映射时钟和USART重映射后的I/O口引脚时钟,

1. 
   
2. RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB |RCC_APB2Periph_AFIO,ENABLE);

复制代码

2. I/O口重映射开启.

1. O_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART1,ENABLE);

复制代码

; [  y! ^4 |1 n2 L! h" C# S$ A0 `

3. 配制重映射引脚, 这里只需配置重映射后的I/O,原来的不需要去配置.

1. 
   
2. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_6;
   
3. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;
   9 l! M* v8 G7 N# G3 Y3 \
4. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz;
   
5. GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
   + }0 P; `! O& U& M" w6 A* ]
6. 
   * Z- y8 S% n0 T! M
7. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_7;
   3 h/ w3 T2 \/ `2 R% v5 C
8. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IN_FLOATING;
   
9. GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

复制代码

2.1、STMF20X系列

STMF20X系列(包括之后的40系列)是没有重映射的说法，只有统一的称为复用功能。

' N: X$ R4 ?- \0 i

从上图看出F10X系列会有专门的普通IO寄存器，会有复用寄存器，使用库函数如下：

' O/ _" d, A$ y9 F

1. void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalStateNewState)

复制代码

) y) G& Z' D2 c1 r0 f/ {0 @

- V! W: s8 m+ s7 L: L) r

/ P/ Y- ?! ~$ f* E% l; w

从上图F20X系列使用了复用功能寄存器，然不是像F10系列存在专门的复用寄存器，F20X系列GPIO复用的功能更广。

( l7 y( U" H. W1 w( A" J  u

备注：要先配置GPIO为复用功能，再调用复用的库函数

3 m$ n  G& j3 u; H

9 K$ A$ s/ R% M: V
2 |$ L: O9 F' W- g. d# M0 ?03 相关名词解释

& W; ?+ p& p1 q3 x9 s0 z6 X' L

GPIO模式名字解释

GPIO_Mode	全拼	描述
GPIO_Mode_AIN	Analogue  In	模拟输入
GPIO_Mode_IN_FLOATING	Float  In	浮空输入
GPIO_Mode_IPD	In Pull Down	下拉输入
GPIO_Mode_IPU	In Pull Up	上拉输入
GPIO_Mode_Out_OD	Out Drain	开漏输出
GPIO_Mode_Out_PP	Push Pull	推挽输出
GPIO_Mode_AF_OD	Alternate Function	复用开漏输出
GPIO_Mode_AF_PP	Alternate Function	复用推挽输出

F20系列：GPIO共有四种功能

% i8 e$ s+ f7 ^/ I1 I+ t

1. typedef enum
   ) U' T" N: M+ E: J( L, X
2. {
   
3.   GPIO_Mode_IN   = 0x00, /*!< GPIO Input Mode */
   ) S! l/ K+ L% {# M. S- [" i$ }
4.   GPIO_Mode_OUT  = 0x01, /*!< GPIO Output Mode */
   
5.   GPIO_Mode_AF   = 0x02, /*!< GPIO Alternate function Mode */
   
6.   GPIO_Mode_AN   = 0x03  /*!< GPIO Analog Mode */
   
7. }GPIOMode_TypeDef;

复制代码

' b( g5 X) z  ?( RGPIO状态
) N+ G) H1 j% I4 j2 J
5 u6 m2 k9 Q, u推挽输出

$ O( r( I- p  Z; e. F+ V

可以输出强高低电平，连接数字器件。

1 ^2 Q* X9 n9 W: `! M( r0 @

; j' K: E# e8 ~5 a3 L+ P( v

开漏输出
& }7 X# V- K0 {# n
) Q- X/ S. N5 m- ]/ ]

只可以输出强低电平，高电平需要外部电阻拉高，输出端相当于三极管的集电极，要得到高电平，需要上拉电阻，适合做电流型的驱动，其吸收电流negligence相对强(一般20ma以内)

+ ^4 D  S8 X+ g1 D4 U

高阻态
2 H3 R& B+ ~) Q* r9 a1 ?# b
: l1 c0 a, r2 [

高阻态是一个数字电路里常见的术语，指的是电路的一种输出状态，既不是高电平也不是低电平，如果高阻态再输入下一级电路的话，对下级电路无任何影响，和没接一样，如果用万用表测的话有可能是高电平也有可能是低电平，随它后面接的东西定的。如果设置为浮空输入，也就是既没有上拉电阻，没有下拉电阻。可以认为是高阻态。

! b3 `3 i/ Z0 G
# K+ U7 u( m. m6 \. v+ M