一、GPIO简介
6 N& p" H. x3 d5 BGPIO就是通用I/O(输入/输出)端口，是STM32可控制的引脚。
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。

6 ~- G1 \4 p" m5 K/ U: \  z二、GPIO工作模式
1. 四种输入模式
GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入模式
3 b4 W; e! w% z  q: _6 UGPIO_Mode_IPU 上拉输入模式
* E$ ^5 t" R6 u) x1 i# h! P( s, [GPIO_Mode_IPD 下拉输入模式
& T5 K: v" b- X7 f3 @GPIO_Mode_AIN 模拟输入模式
2. 四种输出模式
+ \- j3 S9 a+ d$ j  L/ z/ D* KGPIO_Mode_Out_OD 开漏输出模式
! z. y9 Y& t6 H" |GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出模式
GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出模式
2 m; C5 m1 ^3 g  vGPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出模式
/ S; o! n) m# i$ ]三、GPIO工作原理解析
4 F! o4 C% C5 I: X1. I/O端口的基本结构框图



2. I/O端口的基本结构介绍
保护二极管
9 L- O. U3 ?3 c' m# M9 {" b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。
  D  P; B4 {5 R" H当引脚电压低于VSS时，下方的二极管导通。
5 X$ D5 R8 B2 S2 O
上拉电阻和下拉电阻
作用： 控制引脚默认状态的电压。
开启上拉的时候，引脚默认电压为高电平。
开启下拉的时候，引脚默认电压为低电平。
/ T& c* A. h: b' s. D
; j# Z) F, e. v7 B2 Z% PTTL肖特基触发器
TTL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。
作用： 将相对缓慢变化的模拟信号变成矩形信号。
8 M8 c! H2 Y0 A当输入电压高于正向阈值电压，输出为高。
% o6 p* |; p* N. w$ s. D& y1 }8 ?当输入电压低于负向阈值电压，输出为低。
+ n  S2 G2 }3 Z* \3 ^& j+ b
. H, p6 S4 E! ]$ p. e: O- XP-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。
0 z% n! V* g% W5 V7 P; ZN-MOS管： MCU输出为 0 导通，高电平关闭。

3. GPIO工作模式解析
浮空输入模式
+ k1 I- z6 T! m0 S( l# I& M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。
6 S7 w7 k* e. R5 A% q/ fMCU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。

# K! [, M0 S0 n8 `1 S

$ h. J9 {, [$ x3 Q1 `) F2 z

, L5 a' d2 A  E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。

1 ~, u3 T/ q0 v) }/ n! f, t5 R$ g
8 }5 U. V' Y0 X+ c  `3 U


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。

: J# T# \' I6 ]4 J5 ?, L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。

# z1 Z+ ^  ?! j+ L. o

9 d# `& j1 T. o

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。
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。
2 P/ J0 _' ~: I7 H; d) N
6 I/ E6 m! Q3 m0 K) [9 L+ z

开漏输出模式
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。
MCU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。

, u- k0 L9 x# C# V
! ?+ R; R, A6 H  @0 A/ c1 E9 o; T
( m  v5 |! ?4 s" G+ |' Z( x5 {& W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。
6 z* q( f$ ^$ a  U* E7 }MCU输出为 1 的时候，P-MOS管导通，I/O引脚输出高电平。
, I; f2 P" B/ J2 ]" V

$ E% M: w+ _- W4 P% d1 H& S6 i
复用开漏输出模式
# v( j5 p( V4 x3 h. P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。



5 ]% n7 a" j$ t' y: V6 a0 M复用推挽输出模式
' i6 x: }5 q& X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。




4 S: v3 R5 ]' t/ c. \* s