下文将根据STM32F207参考手的中GPIO框图讲解GPIO功能。
  Q4 {1 |2 P8 O% V

( m  L- e. J+ `* N
9 `/ @9 Y5 n9 _8 s/ X7 f/ }) d/ |1 O
01  I/O接口电路

带FT的是说明可以容忍5V电压的，I/O电路框图

* _' q7 \. K: M3 U

/ Y6 w6 v: U) T6 b) D' w

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

% M* i# {" U3 b# }) {  h% w

• 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
  
  
  7 c- `6 d8 \9 Q2 |4 t

, [' S$ M4 b& T' Z& k

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

- h* X1 k4 \/ E6 l$ z

• 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
  
  
  7 t$ g  `0 ]& o' @4 B/ E

从上面的框图得知，

4 i* R$ t9 ]# A* U1 @5 }

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。

3 E. {2 a4 q: \9 ]& u9 X

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

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
  
  
  

注意：IO配置成模拟输入时，不能容忍5V电压

3 D5 P* }/ m( g) E- U

1.4、复用输出

复用输出框图

2 T5 F: _3 p9 F

从上图框图中可以得到5条信息

  o8 u2 R9 @# K4 b& B) X

• 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
  
  . {! y; N) [( p; Z- E
  

02 管脚复用和重映射
" {; F% }' G- K, e( W

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。

; L8 Y! M, Z( Z- M- c

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:

+ T7 N! q. A1 ~! R% F' {

重映射步骤为:

1. 打开重映射时钟和USART重映射后的I/O口引脚时钟,

0 O2 A, J9 w( V+ C/ Q8 z; [$ F

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

复制代码

6 h' u: r, i3 k# s2 f6 }/ H

2. I/O口重映射开启.

1. O_PinRemapConfig(GPIO_Remap_USART1,ENABLE);

复制代码

- H1 b- }5 f2 M& z/ Q3 s, s. {

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;
   & j0 \$ Y5 k/ h, i6 |
3. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_AF_PP;
   
4. GPIO_InitStructure.GPIO_Speed =GPIO_Speed_50MHz;
   . T  `4 ~; R) r& Z+ g
5. GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
   ' x2 F) F1 X& T4 r3 L- K0 ]# u" ?
6. 
   
7. GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_7;
   
8. GPIO_InitStructure.GPIO_Mode =GPIO_Mode_IN_FLOATING;
   8 \: ?9 V1 {& w+ M
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。

, l) `8 N' b% J

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：

; v% i$ |" l- C; Q9 X8 x

8 u* ]  j$ C* ^. [2 o- I

1. void GPIO_PinRemapConfig(uint32_t GPIO_Remap, FunctionalStateNewState)

复制代码

* D7 `9 O- _# \7 E1 V  |. X

: }+ i" c3 X7 t

% u  x2 W/ B3 r

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。

+ \- b) [' K0 i" R

备注：要先配置GPIO为复用功能，再调用复用的库函数

$ N7 y; |' o; l/ I! q2 P/ W/ T. ?
03 相关名词解释
# k7 `* i# W% E$ K0 h/ D3 Q; [

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

5 i( n0 k) \. O, S/ |

1. typedef enum
   
2. {
   
3.   GPIO_Mode_IN   = 0x00, /*!< GPIO Input Mode */
   : j% w) H+ ]& |/ Q8 T# ~3 Z
4.   GPIO_Mode_OUT  = 0x01, /*!< GPIO Output Mode */
   
5.   GPIO_Mode_AF   = 0x02, /*!< GPIO Alternate function Mode */
   2 s4 z  h3 E( t, `9 U
6.   GPIO_Mode_AN   = 0x03  /*!< GPIO Analog Mode */
   5 ~. ?' b! C! C: B6 P
7. }GPIOMode_TypeDef;

复制代码

GPIO状态

; G, V2 P3 T  y* E推挽输出

可以输出强高低电平，连接数字器件。

# |5 S1 ?9 ^$ ]; t0 h6 X

开漏输出

- Z9 _! n8 z2 q& h$ V5 k

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)

高阻态

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。

2 v+ s& E( V9 K