一、GPIO简介
+ W3 ]' r5 A6 q# e& l( oGPIO就是通用I/O(输入/输出)端口，是STM32可控制的引脚。
4 F$ Y+ \  k4 X7 e1 c8 L5 W9 CSTM32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。
, A3 G0 g2 p% B4 N
4 O7 V  F4 d- D, y二、GPIO工作模式
1. 四种输入模式
GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入模式
GPIO_Mode_IPU 上拉输入模式
4 V5 Z  z* Q: K$ `GPIO_Mode_IPD 下拉输入模式
8 {/ q  |6 [- `  _/ d! j; ]GPIO_Mode_AIN 模拟输入模式
# @0 o4 w/ C+ I" L7 t5 c: K7 H2. 四种输出模式
! s. k+ K4 m3 QGPIO_Mode_Out_OD 开漏输出模式
3 r# _- p3 l3 c- X4 uGPIO_Mode_Out_PP 推挽输出模式
GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出模式
0 x" x+ p: h- ZGPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出模式
三、GPIO工作原理解析
1. I/O端口的基本结构框图
, W+ l; R% T/ d+ o3 r" e& l2 \
0 A+ n# z# u6 `2 g; w: H: Y+ w
3 |3 g1 r& [8 ]9 @& Z: b- A6 ?
! G0 N7 H1 U! {) @- O% |6 K, p" ]5 \2. I/O端口的基本结构介绍
4 a7 b! c/ s. R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。
4 {. E) b5 K( C% s4 B当引脚电压低于VSS时，下方的二极管导通。

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。
, L* F( v4 h# U; F; R( U开启下拉的时候，引脚默认电压为低电平。
; \7 A  ~4 A& ^. Z! p; s* r) w
4 i4 ?- E  ]) r# k5 aTTL肖特基触发器
' P) @; z0 `5 `( M% xTTL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。
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。
; V; W* a2 I( b1 K  F; ^4 H  V
7 g# v" R  d$ _1 OP-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。
  m8 b1 y" q& O0 c/ ^3 q: ~
7 P( o) m" v+ N  S, Z- n3 |. e3. GPIO工作模式解析
浮空输入模式
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。
MCU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。



4 s& u6 U3 B" v* _
* C/ w2 i- C4 A8 ]4 x% V
3 E5 f8 m/ U7 @# U. [- {2 l: Q' G上拉输入模式
2 l; j$ `( e4 G5 k0 N% [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。
, N' s6 h: {, w+ b
0 X) M) e* i8 u
' k( _3 e, N3 g1 {( D$ p* }


5 Y: b: ]* D+ d) Z7 V; E! G6 oSTM32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。
  U8 A# g* K; o& k1 U+ g- L. ]( I
! a9 N# D6 F5 r2 c$ d; ~6 b下拉输入模式
$ t8 m! Y  ~/ g+ W$ C+ z9 C( b9 ^- s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。


* Z( M2 J7 m! o2 r; r
; S+ [. Y0 E4 c9 D5 d4 b* v- }
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模拟输入模式
; _4 u! d/ ^! a1 d: P* D* I$ Q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。
& N1 B! u% |, ^: y. F+ x2 c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 H4 n; g0 l( c

0 D9 F8 B) R7 s0 y* _! m5 `; j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。
; ~' n8 Y3 _# d8 RMCU输出低电平的时候，N-MOS管导通，I/O引脚输出低电平。
! ]; P. {& r- ~3 g: H2 x% V9 C( ?MCU输出高电平的时候，N-MOS管关闭，I/O引脚悬空状态。
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( @) [& v0 ?+ W) C6 E

5 f( v$ u$ \5 h3 m推挽输出模式
( M: W- F% P% ]$ H8 R( @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。
4 `& u3 K$ T4 S% {4 G0 C& ~; eMCU输出为 0 的时候，N-MOS管导通，I/O引脚输出低电平。
$ e+ y$ b: j" k0 a. q7 O* S* d! D! r/ uMCU输出为 1 的时候，P-MOS管导通，I/O引脚输出高电平。
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复用开漏输出模式
: [7 f& P  Q; i/ e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。
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6 k2 a' [( y2 t& D4 ]9 h
复用推挽输出模式
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。

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