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
0 I/ X- b' r3 b9 ?# r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。
% w7 v! ]1 n1 v0 h( g' r( V6 f* z" K
1 H3 y; Y0 s# j2 n, FGPIO——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。
! d. N2 q! G! {4 N( Q2 G$ FGPIO——输入状态下，可以配置成浮空，上拉，下拉，或模拟输入。

系统复位后所有的GPIO端口被配置成浮空输入模式，
7 I1 X$ v  @. ]% z特殊的是由于调试的
PA13 (SWDAT)引脚置于上拉模式。
3 E% k2 p+ T3 a. ZPA14 (SWCLK)引脚置于下拉模式。
! s/ T( n& V! o( ?! P" i+ c
二. GPIO的基本结构
4 \, P; R5 D3 ?$ `" P保护二极管，上下拉电阻
& |. F) `- W2 k; t1 h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。
! W- {+ _0 Z* E& o/ g9 P4 h
3 {/ f, k3 h) X
" e. t$ T8 e. K' W) I0 `( o1. 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。

6 f' N7 a9 A* oTTL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。
' `3 p9 n: e7 O1 Z. v6 v6 v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。
+ b8 i. R+ u7 F& h/ V
9 n, t" f( G/ q: {8 U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。
; k0 K; \, i/ {& [) Z* M

4 r+ ?8 J8 j/ N9 C; G2.输出配置
9 R: V  i# |/ gGPIO端口配置为输出模式时，输出缓冲器开启。

- S" T+ U& H* m% i) \6 r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，
8 k3 j1 p8 a3 g/ r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。

- F% l4 F; n$ R- |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。
* B. `( \. Z7 y( F+ D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。


8 H" N. r1 J( b0 x
3 a3 g$ ~* x2 U5 R3. 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。
' ]" q- I0 V/ A- W( t4 j2 h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。
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。
. Z3 G! q" p5 a7 h9 C6 Z

+ h; {3 s: q' I$ Z4 i
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。


三. GPIO的特殊功能
3 A0 Z* \9 t  A2 ]4 H) M6 F* s4 cGPIO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。

# I" |- D# R( S+ E4 L, \- ]% c1. 位操作
6 a. Y* n: R! J# c3 WGPIO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。
9 g4 z  [1 h* b) ?+ A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，
- U- _7 P! k* f* g对GPIOx_BSRR的任意位写0时，都不影响GPIOx_ODR的值。
) `+ E# h& U& u$ T) a0 G- ^/ q" B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。
+ v# O. d6 }$ n; V" i3 Q$ p& }
2.端口锁定
; O- ]& u! e( ]) r4 T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。
) i- b9 f6 m5 l: r# c
3. 端口复用功能映射。
0 h* }; g! M9 I: V: gSTM32F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。

  d, e, |7 m  y  l2 u3 K四，GPIO寄存器分类。
/ K5 }* U8 ?+ L( g1 {+ Q7 U% [& _1. 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，
GPIOx_MODER: 选择I/O模式，如输入，输出，复用或模拟等。
+ Z4 Z! j5 ]3 e+ rGPIOx_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
9 V2 i+ ]( P+ S4 F7 t7 ]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。

  G" k: g9 ~3 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。
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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