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
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。
' Y0 u* S; B/ k6 c/ |( uGPIO——输入状态下，可以配置成浮空，上拉，下拉，或模拟输入。
: t* S# S  X9 l# k! M: n4 T* D2 o
0 {0 [5 N  T0 i7 x: {系统复位后所有的GPIO端口被配置成浮空输入模式，
' S' {: a* S( O( ^特殊的是由于调试的
# T$ @% D& o. R% R8 Q$ ?PA13 (SWDAT)引脚置于上拉模式。
PA14 (SWCLK)引脚置于下拉模式。

二. GPIO的基本结构
, B3 d! ]% a  J& R3 o保护二极管，上下拉电阻
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，
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。


1. 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。

TTL施密特触发器：
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。
0 C' z: T) U  D) ^: {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。

) M9 g! X  j+ c" Q* }' H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。


2.输出配置
* Y" K7 z& c0 ]& e" y: s* q  YGPIO端口配置为输出模式时，输出缓冲器开启。

  K) Q0 l0 n# B7 s% F: W. n$ ]( E  m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，
4 Y0 x! e# L* [/ Y# E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。

3 M0 K  @+ _# X9 y& Y5 w- _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。
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。

; T9 k1 Q7 `: Z4 c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。
, w# g- |+ n+ {0 g( E2 D6 o7 g


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。
" v2 p! m& p3 V. L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。
$ M0 e5 s3 s- i
: s7 u% \5 [" Y/ i8 k2 R2 _
5 X3 i$ u/ E9 M$ {+ v, ]
3 U4 \5 b  y/ ^1 m1 C4. 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。
0 k( x0 d3 C7 S6 v6 g4 N$ a

1 Z/ v2 i5 z; z* `) O/ I5 a( f三. GPIO的特殊功能
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。
9 \+ A* c: U) d, n
0 }& t& A' [2 A4 t3 y1. 位操作
GPIO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。
4 ~! k+ V7 _: H0 y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。
. }0 l4 s  X3 X2 |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。
. O! @8 X" |/ u0 p, v3 Y: ~
+ D  p0 W" I0 y2.端口锁定
' P2 [2 C6 X( p  f6 g# J端口配置锁定寄存器（GPIOx_LCKR）用于冻结端口的控制寄存器。
8 C" n( g1 J) E/ q5 ~) m% m. X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。
( j: S: R2 ^& O$ T' f
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。
  a# m  N! r+ U4 s1 ~: D  k
四，GPIO寄存器分类。
1 P% k; U  C) H$ r% m/ E+ \1. I/O端口控制寄存器
( |* U3 d, T( W, e& z) m; Z每个GPIO端口都有4个32为控制寄存器，
0 J8 y" }* A9 e" u; T$ ^GPIOx_MODER: 选择I/O模式，如输入，输出，复用或模拟等。
; c7 s8 P0 j8 y4 t% w2 ~3 e/ kGPIOx_OTYPER: 选择输出类型，如推挽，开漏等。
GPIOx_OSPEEDR: 设定I/O口的速度。
7 W& i5 Q+ y+ Y" PGPIOx_PUPDR: 选择I/O口上拉，下拉方式。

# g- Q% ^: e: r( g* ?4 X4 c2. I/O端口数据寄存器
( f$ J6 t9 t5 [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。
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。

* `  A0 e" E: d3. I/O端口锁定及复用功能寄存器
4 x4 ^% E9 I$ ?2 g32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。
2个32位复用功能寄存器GPIOx_AFRH, GPIOx_AFRL: 用于端口复用功能配置。

4 o9 g+ x" G4 t; D
+ e0 `4 E3 s$ b, ~" G: g: @