一、GPIO简介
GPIO就是通用I/O(输入/输出)端口，是STM32可控制的引脚。
5 F6 E# P) O; y# q. E3 q8 `STM32芯片的GPIO引脚与外部设备连接起来，可实现与外部通讯、控制外部硬件或者采集外部硬件数据的功能。
) h0 [0 B" R8 g! v2 r* q% o7 `
二、GPIO工作模式
1. 四种输入模式
  T* V- ]+ U/ \/ H0 C, v( @+ b4 hGPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入模式
! w* p  f# u0 [. H  E1 ]2 uGPIO_Mode_IPU 上拉输入模式
2 d: m! A2 P3 g; U7 \  AGPIO_Mode_IPD 下拉输入模式
7 G8 J. I/ A# b  p, _GPIO_Mode_AIN 模拟输入模式
2. 四种输出模式
GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出模式
8 x# i1 b& n) V4 I* A2 `& cGPIO_Mode_Out_PP 推挽输出模式
GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出模式
GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出模式
三、GPIO工作原理解析
8 y. Y; |- k# J. ^0 q! T1. I/O端口的基本结构框图
' f( O1 s0 U* M/ \6 ~' ?


2. I/O端口的基本结构介绍
保护二极管
作用： 防止引脚外部输入过高和过低的电压，防止不正常电压引入芯片，导致芯片烧毁。
当引脚电压高于VDD时，上方的二极管导通。
( \% C* \2 b* \: I' ?/ g当引脚电压低于VSS时，下方的二极管导通。
6 ~% w2 `# V- I8 I
  X- g$ x' u4 C2 o% N; W0 d上拉电阻和下拉电阻
作用： 控制引脚默认状态的电压。
! @! @# [8 H0 x* v  Z9 d开启上拉的时候，引脚默认电压为高电平。
$ Q" |3 |, u3 Z开启下拉的时候，引脚默认电压为低电平。
( }: ~+ A& ?4 J) I2 ?
TTL肖特基触发器
, W! g2 o! e) B; |  M% h% `5 Y* JTTL肖特基触发器其实可以理解为用肖特基管构成的施密特触发器。
1 k$ s5 S: Q1 j/ I, e, ~1 E作用： 将相对缓慢变化的模拟信号变成矩形信号。
当输入电压高于正向阈值电压，输出为高。
6 I/ t6 B# X- A当输入电压低于负向阈值电压，输出为低。
; |9 K. K9 G; j/ x) A( h
P-MOS管和N-MOS管
作用： 使得GPIO具有“推挽输出”和“开漏输出”的模式。
P-MOS管： MCU输出为 1 导通，低电平关闭。
N-MOS管： MCU输出为 0 导通，高电平关闭。
( J4 r' I0 C6 t8 q
( W, L- _8 Z$ U3. GPIO工作模式解析
浮空输入模式
. k5 E: a+ q0 d; ]- e浮空输入模式下，I/O端口的电平信号直接进入到输入数据寄存器。
" m; a# T2 i$ T9 AMCU直接读取I/O口电平，I/O的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定。


* S  l" l* T  y/ l# c# C9 n
) `! `5 [7 w+ N! C
, {6 }. I& B9 D0 m. t* S
2 d  K8 n% D6 U1 M/ I上拉输入模式
上拉输入模式下， I/O端口的电平信号经过上拉电阻进入到输入数据寄存器。
% ?# n6 r3 `8 ?0 w" A  I




# t3 |% {. N: S4 ?STM32的内部上拉是"弱上拉"，即通过此上拉输出的电流是很弱的，如要求大电流还是需要外部上拉。
& P$ t* ^3 S/ @& ]
5 T4 }* W% w2 d下拉输入模式
下拉输入模式下， I/O端口的电平信号经过下拉电阻进入到输入数据寄存器。



8 `5 T) ~/ z! ]0 c3 s* d
9 f6 z% k+ c3 n2 _
+ @% E# J) `  y# j模拟输入模式
模拟输入模式下， I/O端口的电平信号不经过TTL肖特基触发器，直接进入ADC模块，并且输入数据寄存器为空 ，MCU不能在输入数据寄存器上读到引脚状态。
5 E- V! u6 z: }. D在模拟输入模式下，上拉电阻和下拉电阻是不起作用的，即使配置上拉和下拉模式，也不会有作用。


4 V* |) r1 N+ r5 S. L& {# f
; g* a$ ?( r5 n) S4 N# l" [开漏输出模式
; ]) g+ p# R# X3 ~8 K开漏输出模式下， P-MOS管不工作，只有N-MOS管工作，MCU只能控制输出低电平。
  l* @2 J+ C4 AMCU输出低电平的时候，N-MOS管导通，I/O引脚输出低电平。
MCU输出高电平的时候，N-MOS管关闭，I/O引脚悬空状态。

& w8 \( ^8 w% J6 r

推挽输出模式
推挽输出模式下， P-MOS管和N-MOS管都工作，MCU可以控制输出高电平和低电平。
MCU输出为 0 的时候，N-MOS管导通，I/O引脚输出低电平。
MCU输出为 1 的时候，P-MOS管导通，I/O引脚输出高电平。



- W% S9 Q# ^# D, @8 F* f/ n复用开漏输出模式
复用开漏输出模式下， GPIO复用为其他外设，输出数据寄存器GPIOx_ODR无效， 输出的高低电平的来源于其它外设。
( g9 l  X( v. J


复用推挽输出模式
/ `* \( M8 M( f) J7 c. B4 e3 M复用推挽输出模式下， GPIO复用为其他外设，输出数据寄存器GPIOx_ODR无效， 输出的高低电平的来源于其它外设。


6 p8 Q( D* q9 A0 q7 ]

8 M. p& t" C$ I$ a6 Y* H  v& I