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 _  N+ {+ l4 |# \& D4 y* \
02. GPIO主要特性
& y5 ?' \- y: G" K4 G● 受控 I/O 多达 16 个
● 输出状态：推挽或开漏 + 上拉/下拉
4 _# S# A6 e( L0 n' n● 从输出数据寄存器 (GPIOx_ODR) 或外设（复用功能输出）输出数据
; H! z8 Q9 v4 F2 `/ f& w% ^0 d$ a; K* l● 可为每个 I/O 选择不同的速度
# C1 G3 R# a3 O$ o9 q● 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
6 X. t! Q( a# i. I( ^● 锁定机制 (GPIOx_LCKR)，可冻结 I/O 配置
# f7 l* b! j" ?: h2 r5 p8 L● 模拟功能
● 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）
) w* T( l" `3 J; ^● 快速翻转，每次翻转最快只需要两个时钟周期
( y* v  Z8 k, l! t7 I● 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
) O0 z3 `; N( W: P/ Q, P
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
/ U4 Q$ m! n* R+ W( T  g● 输入上拉
. A, {  Z) r% B# H7 W) n● 输入下拉
6 u4 X- m( s1 t● 模拟功能
● 具有上拉或下拉功能的开漏输出
● 具有上拉或下拉功能的推挽输出
3 s. q. E' A, J# t+ G● 具有上拉或下拉功能的复用功能推挽
● 具有上拉或下拉功能的复用功能开漏

' o$ s, h( v; G04. I/O引脚复用器和映射
5 B; O; F1 U2 A- }  b& O5 a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。
8 `# \2 y6 |& k. S. z5 u0 X
3 \* ^% ~" u+ ]0 T3 y5 o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)。
● 外设的复用功能映射到 AF1 至 AF13。
8 @+ ?7 N% Z% [: s) u● Cortex™-M4F EVENTOUT 映射到 AF15。
, S' H) X& q) D& A: Q

0 G' a9 ?! _2 X, Q
2 [8 }1 g* C6 G, U1 O; e3 k05. 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。
2 P2 n; M$ s* [! N8 E
) G5 ^9 c$ G  o5 @- PGPIOx_MODER 寄存器用于选择 I/O 方向（输入、输出、AF、模拟）。

' V) h7 V& K% m: a  }- `GPIOx_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）。
2 L4 O6 V7 K5 d( D
无论采用哪种 I/O 方向，GPIOx_PUPDR 寄存器都用于选择上拉/下拉。

06. 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。
2 V1 s% _( I, i& y$ F2 x0 T
2 ~+ W/ K5 P* t% c. s07. I/O数据位操作
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。

08. GPIO锁定机制
! {! X6 n' M- h) c; V8 S4 c! l4 \# r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。

+ j! }) @0 d2 c1 e3 e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。
7 I+ A# i" j& w! {. K! h
09. GPIO寄存器描述
8 c9 p( g/ q" `* j5 N( ?4 g: M2 E9.1 GPIO端口模式寄存器 (GPIOx_MODER) (x = A…I)
GPIO port mode register
( B3 A4 W$ i' m) J3 M6 r3 Y* J' I6 s# h偏移地址：0x00
复位值：
● 0xA800 0000（端口 A）
5 v& `0 p1 H! l( F' A- \● 0x0000 0280（端口 B）
/ @5 ~* N& g4 Z0 m, K# P● 0x0000 0000（其它端口）
0 O! o1 B  l! v/ p5 k

/ ]3 b+ ]8 ]# \" w' x) c* z, w9 i
+ S9 H) P+ |. X7 J9.2 GPIO端口输出类型寄存器 (GPIOx_OTYPER) (x = A…I)
GPIO port output type register
. m  K# i# `. c5 A$ ]: A% A偏移地址：0x04
9 G' v8 U3 k9 g5 }复位值：0x0000 0000
+ |+ R2 M: ^2 R# |6 \' _


位 31:16 保留，必须保持复位值。
4 l, i# Y$ A* V2 n2 N- j! n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）
4 a3 f- V3 @2 P8 L, U1：输出开漏
2 i8 j( h) I+ f1 _0 A7 R# ?
7 R' H% H  `3 {2 w, }( a8 Z  G/ k; x9.3 GPIO端口输出速度寄存器 (GPIOx_OSPEEDR) (x = A…I/)
GPIO port output speed register
偏移地址：0x08
复位值：
● 0x0000 00C0（端口 B）
● 0x0000 0000（其它端口）



9.4 GPIO端口上拉/下拉寄存器 (GPIOx_PUPDR) (x = A…I/)
7 @7 x: S3 l% h7 e' pGPIO port pull-up/pull-down register
. t: F" W3 y# m4 x# L偏移地址：0x0C
复位值：
● 0x6400 0000（端口 A）
● 0x0000 0100（端口 B）
● 0x0000 0000（其它端口）

! ?$ l1 w. N# h9 s

位 2y:2y+1 PUPDRy[1:0] ：端口 x 配置位 (Port x configuration bits) (y = 0…15)
' b/ K- r& r+ g& I, D这些位通过软件写入，用于配置 I/O 上拉或下拉。
5 q" A3 x- K% i9 o' R7 N) V00：无上拉或下拉
01：上拉
8 z% S- \9 n+ o10：下拉
11：保留

2 {. i- E) _* }) S5 u9 T9.5 GPIO端口输入数据寄存器 (GPIOx_IDR) (x = A…I)
GPIO port input data register
; T* k: `) W0 J: {- E6 e偏移地址：0x10
  F  s9 m  [  V# ^7 X- }6 m复位值：0x0000 XXXX（其中 X 表示未定义）
) I. C( l8 _* x7 `7 `& c6 ]1 W) g
5 l, p+ O+ O+ y" g% X* [$ l$ p

9.6 GPIO端口输出数据寄存器 (GPIOx_ODR) (x = A…I)
1 }3 Z2 K- d0 t1 a6 G9 F; gGPIO port output data register
偏移地址：0x14
9 k; _" E) l- \5 M# m9 D+ |% R6 }复位值：0x0000 0000
1 Q- ^, J9 ^! e) x4 \) G: w
7 j9 T) b! V" [) p% r/ h

9.7 GPIO端口置位/复位寄存器 (GPIOx_BSRR) (x = A…I)
GPIO port bit set/reset register
偏移地址：0x18
复位值：0x0000 0000


4 U( m' @  S& p+ D4 w5 z
9.8 GPIO复用功能低位寄存器 (GPIOx_AFRL) (x = A…I)
( k; S: J# g7 ~GPIO alternate function low register
偏移地址：0x20
复位值：0x0000 0000

( R, B% u; M9 h; ?

9.9 GPIO复用功能高位寄存器 (GPIOx_AFRH) (x = A…I)
GPIO alternate function high register
偏移地址：0x24
复位值：0x0000 0000
$ R) @2 K" {% F) t( V" c7 x

0 ?5 m; B. u' K$ U
, M; s% j) f$ @, S3 T
9 o  j6 ]+ F% {: b$ n