01. GPIO简介
每个通用 I/O 端口包括 4 个 32 位配置寄存器（GPIOx_MODER、GPIOx_OTYPER、GPIOx_OSPEEDR 和 GPIOx_PUPDR）、2 个 32 位数据寄存器（GPIOx_IDR 和GPIOx_ODR）、1 个 32 位置位/复位寄存器 (GPIOx_BSRR)、1 个 32 位锁定寄存器(GPIOx_LCKR) 和 2 个 32 位复用功能选择寄存器（GPIOx_AFRH 和 GPIOx_AFRL）。

7 |. T6 S% ?$ g6 v: `3 l* G/ O$ {02. GPIO主要特性
8 E$ u8 i6 X1 l1 ~, ^( p6 h- I● 受控 I/O 多达 16 个
. ~; X$ B5 s  h● 输出状态：推挽或开漏 + 上拉/下拉
5 Z6 X+ M6 E* Y" g1 M" p9 o) z● 从输出数据寄存器 (GPIOx_ODR) 或外设（复用功能输出）输出数据
7 X. u: S- K8 A4 Z● 可为每个 I/O 选择不同的速度
● 输入状态：浮空、上拉/下拉、模拟
● 将数据输入到输入数据寄存器 (GPIOx_IDR) 或外设（复用功能输入）
● 置位和复位寄存器 (GPIOx_BSRR)，对 GPIOx_ODR 具有按位写权限
2 ^+ o+ p, x1 l* N  I5 D: t" ?' `% T● 锁定机制 (GPIOx_LCKR)，可冻结 I/O 配置
# E7 n& H" g8 o* w) _● 模拟功能
+ c: y; i# m  H  w5 F5 c● 复用功能输入/输出选择寄存器（一个 I/O 最多可具有 16 个复用功能）
● 快速翻转，每次翻转最快只需要两个时钟周期
+ [) e. s* y# }: {, V8 W# a( H7 t● 引脚复用非常灵活，允许将 I/O 引脚用作 GPIO 或多种外设功能中的一种
4 ?; T7 y* u$ m& F
03. GPIO功能描述
根据数据手册中列出的每个 I/O 端口的特性，可通过软件将通用 I/O (GPIO) 端口的各个端口位分别配置为多种模式：
● 输入浮空
% \& L' V9 Q: N4 x! N! s  U● 输入上拉
● 输入下拉
● 模拟功能
● 具有上拉或下拉功能的开漏输出
) ~1 P$ M- I- O. @% q' ~● 具有上拉或下拉功能的推挽输出
# n$ [7 A0 ]7 O4 r' ]6 S0 ~8 a, X● 具有上拉或下拉功能的复用功能推挽
6 Y7 B& F/ R' h5 V7 i● 具有上拉或下拉功能的复用功能开漏
* T! N, Z7 P& g0 y) z7 H
) \: ~. P8 W3 M9 l6 L2 G8 _! r04. I/O引脚复用器和映射
% h5 y; [, n+ |, E微控制器 I/O 引脚通过一个复用器连接到板载外设/模块，该复用器一次仅允许一个外设的复用功能 (AF) 连接到 I/O 引脚。这可以确保共用同一个 I/O 引脚的外设之间不会发生冲突。

" o% [5 C) }, o2 }每个 I/O 引脚都有一个复用器，该复用器采用 16 路复用功能输入（AF0 到 AF15），可通过GPIOx_AFRL（针对引脚 0 到 7）和 GPIOx_AFRH（针对引脚 8 到 15）寄存器对这些输入进行配置。

● 完成复位后，所有 I/O 都会连接到系统的复用功能 0 (AF0)。
4 |( e! B4 k9 z5 r* S3 x4 @6 S● 外设的复用功能映射到 AF1 至 AF13。
& ~! ?0 c  t1 U  H* k● Cortex™-M4F EVENTOUT 映射到 AF15。


6 n: f$ y% Z7 z' Q% t! n
3 r* |4 S$ m' K- O05. I/O端口控制寄存器
每个 GPIO 有 4 个 32 位存储器映射的控制寄存器（GPIOx_MODER、GPIOx_OTYPER、GPIOx_OSPEEDR、GPIOx_PUPDR），可配置多达 16 个 I/O。
: P. X( [8 G; O' c/ L4 S% C  b; R
$ c' B, c! W9 ~! p3 GGPIOx_MODER 寄存器用于选择 I/O 方向（输入、输出、AF、模拟）。

# s* z" A- E3 D9 R# u( l+ m- o  mGPIOx_OTYPER 和 GPIOx_OSPEEDR 寄存器分别用于选择输出类型（推挽或开漏）和速度 (无论采用哪种 I/O 方向，都会直接将 I/O 速度引脚连接到相应的 GPIOx_OSPEEDR 寄存器位）。
! U& r6 l# ?1 h; _
无论采用哪种 I/O 方向，GPIOx_PUPDR 寄存器都用于选择上拉/下拉。
! f( m3 X" ]8 j7 \$ d" Z
/ c# ?4 P5 z) _7 |7 b06. I/O端口数据寄存器
每个 GPIO 都具有 2 个 16 位数据寄存器：输入和输出数据寄存器（GPIOx_IDR 和GPIOx_ODR）。GPIOx_ODR 用于存储待输出数据，可对其进行读/写访问。通过 I/O 输入的数据存储到输入数据寄存器 (GPIOx_IDR) 中，它是一个只读寄存器。
8 b$ U. U. [3 \5 J6 {5 _
# \1 x& Z8 a4 \+ @5 x( ~+ X07. I/O数据位操作
* n$ i* j" i% y9 }  U4 n, J5 r: k( M置位复位寄存器 (GPIOx_BSRR) 是一个 32 位寄存器，它允许应用程序在输出数据寄存器(GPIOx_ODR) 中对各个单独的数据位执行置位和复位操作。置位复位寄存器的大小是GPIOx_ODR 的二倍。

/ {. A5 o" [1 |- a1 K1 d08. GPIO锁定机制
$ ]. F4 v4 g0 n4 z, |5 a( _6 K+ n* L通过将特定的写序列应用到 GPIOx_LCKR 寄存器，可以冻结 GPIO 控制寄存器。冻结的寄存器包括 GPIOx_MODER、GPIOx_OTYPER、GPIOx_OSPEEDR、GPIOx_PUPDR、GPIOx_AFRL 和 GPIOx_AFRH。
  Z8 c! ]( ]+ ~7 [# J' w0 e
( G# Y6 `6 }8 ~1 ^  Y要对 GPIOx_LCKR 寄存器执行写操作，必须应用特定的写/读序列。当正确的 LOCK 序列应用到此寄存器的第 16 位后，会使用 LCKR[15:0] 的值来锁定 I/O 的配置（在写序列期间，LCKR[15:0] 的值必须相同）。将 LOCK 序列应用到某个端口位后，在执行下一次复位之前，将无法对该端口位的值进行修改。每个 GPIOx_LCKR 位都会冻结控制寄存器（GPIOx_MODER、GPIOx_OTYPER、GPIOx_OSPEEDR、GPIOx_PUPDR、GPIOx_AFRL 和 GPIOx_AFRH）中的对应位。
) r, Z! n2 Z6 A2 `# [
09. GPIO寄存器描述
9.1 GPIO端口模式寄存器 (GPIOx_MODER) (x = A…I)
1 O- G5 Y' j& w2 n+ {GPIO port mode register
3 [* H0 n3 z& g, H9 `9 ~( z. ]8 u偏移地址：0x00
复位值：
● 0xA800 0000（端口 A）
4 E6 e+ G$ s5 D6 x% b, E● 0x0000 0280（端口 B）
/ n5 R- f. ^; R9 i4 O● 0x0000 0000（其它端口）
" `2 T6 Y& _* O
& D3 i% b0 l4 A' C- l) ?6 O. k# {/ i% T

9.2 GPIO端口输出类型寄存器 (GPIOx_OTYPER) (x = A…I)
  q/ r  s3 w$ ~GPIO port output type register
偏移地址：0x04
+ ]. B: r6 {6 q, l+ `复位值：0x0000 0000


6 o- }1 a# o5 Z7 U# ?, x
位 31:16 保留，必须保持复位值。
位 15:0 OTy[1:0] ：端口 x 配置位 (Port x configuration bits) (y = 0…15)
这些位通过软件写入，用于配置 I/O 端口的输出类型。
0：输出推挽（复位状态）
  M$ |6 ]! \, R  d. }$ ~+ m3 ^6 y1：输出开漏
: E6 p; S/ o1 \, L, @' [" J# k
9.3 GPIO端口输出速度寄存器 (GPIOx_OSPEEDR) (x = A…I/)
GPIO port output speed register
! w1 i% p- L9 \* [7 [* C5 h' j偏移地址：0x08
复位值：
5 b3 R3 O8 u+ L. s1 v) v● 0x0000 00C0（端口 B）
/ k. ]1 u# c& |! y● 0x0000 0000（其它端口）
9 Z8 h2 t+ ~6 F: w* g" V


7 f* H# i6 d+ V' I. E( t$ [9.4 GPIO端口上拉/下拉寄存器 (GPIOx_PUPDR) (x = A…I/)
GPIO port pull-up/pull-down register
6 y: b% m: W" _- m5 X1 v偏移地址：0x0C
复位值：
4 A3 J( ?  s7 `5 V* V! E8 |● 0x6400 0000（端口 A）
1 f5 J& w) v% S0 ~: W! \● 0x0000 0100（端口 B）
9 q7 h% f( c# n● 0x0000 0000（其它端口）


' d9 [0 I; H! u2 H8 u  o: b* R$ h/ O
位 2y:2y+1 PUPDRy[1:0] ：端口 x 配置位 (Port x configuration bits) (y = 0…15)
, X1 T+ n6 K+ m9 q! \. Y这些位通过软件写入，用于配置 I/O 上拉或下拉。
00：无上拉或下拉
01：上拉
# d. N! \' [( l/ S# t10：下拉
11：保留

9.5 GPIO端口输入数据寄存器 (GPIOx_IDR) (x = A…I)
GPIO port input data register
7 ^. V. V" S# C9 K% N6 Q+ D偏移地址：0x10
, k& j$ X/ T8 r0 i复位值：0x0000 XXXX（其中 X 表示未定义）
9 h; Y1 n0 x- l, j6 M9 K, c
. ~' q  a; I& z9 O5 H# }8 g
: j0 ]4 P- P- r; v. P
9 o8 n% A0 E" y7 I3 q2 M  U, [9.6 GPIO端口输出数据寄存器 (GPIOx_ODR) (x = A…I)
4 x- ?% R+ D% WGPIO port output data register
偏移地址：0x14
' _  o$ q! w$ B/ b复位值：0x0000 0000
1 H. g4 c! \( O8 V7 V# O! T! O* M
; t% u+ z3 l: @7 l0 L7 ~/ K& i1 d3 n
' V+ S3 ^  N$ ~0 Y5 Z
9.7 GPIO端口置位/复位寄存器 (GPIOx_BSRR) (x = A…I)
0 k) o- @" {$ j9 r6 Z' N+ y/ ~0 BGPIO port bit set/reset register
! I  z" Q0 [* p  t8 `1 e偏移地址：0x18
复位值：0x0000 0000



9.8 GPIO复用功能低位寄存器 (GPIOx_AFRL) (x = A…I)
GPIO alternate function low register
4 q5 H0 _9 |- e2 y偏移地址：0x20
, P$ k' Y6 l0 |2 F5 p5 k+ }5 m0 G: J! [复位值：0x0000 0000
- Y: _1 i$ m; a

( E- b5 M% N9 d+ G* z
9.9 GPIO复用功能高位寄存器 (GPIOx_AFRH) (x = A…I)
1 m, f9 F. q7 W9 L3 T0 z  oGPIO alternate function high register
4 s8 A- }* V5 ~5 f/ A: C偏移地址：0x24
) Y& F( X& d. G5 H复位值：0x0000 0000
& l" ?; q9 @! ^" |
9 [2 m2 [6 ~- n5 T7 p

. b6 @% ~# p8 d: i$ _