一. GPIO (General Purpose I/O Port) 统称为通用输入/输出端口。
# @7 B, V& ]- N: G* h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
! s$ x: B6 h- d. H输出 ，输入，复用的外设功能
  ~3 ]  d" C9 t并且所有的I/O都可以配置为外部中断的输入端。
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- N0 B) A/ s$ K; eGPIO——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。
$ H: @: a3 C6 B5 l3 nGPIO——输入状态下，可以配置成浮空，上拉，下拉，或模拟输入。

7 \% o) F7 f8 I# g! ~2 h" y系统复位后所有的GPIO端口被配置成浮空输入模式，
7 @; ]: Z7 W2 V5 J" \, g特殊的是由于调试的
PA13 (SWDAT)引脚置于上拉模式。
PA14 (SWCLK)引脚置于下拉模式。
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* o- v7 q4 ~$ g4 a6 l二. GPIO的基本结构
9 g  V: T3 v4 g; O保护二极管，上下拉电阻
/ z- v# U$ H9 @8 m) O7 `; E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。

! _; _. [+ O( FTTL施密特触发器：
+ j+ J: h4 k( ]8 r$ ?# e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。
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。
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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。
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& @  M5 d5 {$ b) }2.输出配置
; \4 Z7 a0 Y  t" l( \8 _GPIO端口配置为输出模式时，输出缓冲器开启。

: {0 J$ ]9 ^; d: c1 i( G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，
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。

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。
0 W* X  i4 i0 q+ U7 M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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: O- V" @5 V; R" ^% x; c* B3. 复用功能配置
; u# v( Q0 h( O' v' X  P% {7 d绝大多数GPIO端口与外设输入输出共同使用引脚。
8 a7 g- n: S) {. W7 p. r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。
8 w( f: b5 [8 i+ Q+ A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。


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4. 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。
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% y: ^' X& b/ L& V+ x% y& r& \* f7 q
1 [7 u0 j$ b" w  F1 ~三. GPIO的特殊功能
. p8 c- c) v2 D& L+ F  F+ ?" qGPIO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。
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1. 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。
* N2 ]' c9 J- L& g7 \2 D/ I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。
8 V4 @) @2 N* g. E8 }6 ]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，
4 ~2 u- m9 E9 y2 C* ~对GPIOx_BSRR的任意位写0时，都不影响GPIOx_ODR的值。
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。

' R) n" S7 a$ H# B/ i2.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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% B* b) E+ x( v3. 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。
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7 Y9 B5 d* S4 y- s  ?四，GPIO寄存器分类。
1 T- d3 D, J2 T& t1. I/O端口控制寄存器
每个GPIO端口都有4个32为控制寄存器，
# j4 A9 h+ L5 i$ Q( n6 IGPIOx_MODER: 选择I/O模式，如输入，输出，复用或模拟等。
& W; f9 U+ k/ B* s- @+ ^* A. `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。

2. I/O端口数据寄存器
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。
" v- [  y8 z7 E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。
# W2 K0 H+ r. s3 h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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) Z8 Z% t; B- g% J5 S4 W( }3. 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。
1 z; S' `2 h+ r( Y6 M, N- K3 ~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。
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