1. GPIO簡介
GPIO是通用輸入/輸出端口的簡稱连锯，是STM32可控制的引腳。GPIO的引腳與外部硬件設(shè)備連接用狱，可實(shí)現(xiàn)與外部通訊运怖、控制外部硬件或者采集外部硬件數(shù)據(jù)的功能。最簡單的helloworld級(jí)別的例子： 將GPIO引腳接到LED燈齿拂，通過控制引腳的輸出高驳规、低電平試下開關(guān)控制LED；將按鍵接到GPIO引腳署海，通過讀取GPIO引腳區(qū)分按鍵是按下還是松開吗购。
接下來干嘛？肯定是上那副經(jīng)典的GPIO內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖了：
1.1 保護(hù)二極管
IO引腳上下兩邊兩個(gè)二極管用于防止引腳外部過高/過低的電壓輸入砸狞，當(dāng)引腳電壓高于VDD時(shí)捻勉，上方的二極管導(dǎo)通，當(dāng)引腳電壓低于VSS時(shí)刀森，下方的二極管導(dǎo)通踱启，防止不正常電壓引入芯片導(dǎo)致芯片燒毀。但是盡管如此研底，還是不能直接外接大功率器件埠偿，須加大功率及隔離電路驅(qū)動(dòng)，防止燒壞芯片或者外接器件無法正常工作榜晦。
1.2 P-MOS管和N-MOS管
圖中紅色箭頭2方向?yàn)檩敵瞿Ｊ降腉PIO冠蒋，由P-MOS管和N-MOS管組成的單元電路使得GPIO具有“推挽輸出”和“開漏輸出”的模式菇爪。這兩個(gè)MOS管接管電路的輸入信號(hào)是由GPIO的輸出數(shù)據(jù)寄存器GPIOx_ODR提供的呢蔫，也就是我們可以通過編程修改GPIOx_ODR寄存器的值從而影響該單元電路的輸出。
常用的還用置位/復(fù)位寄存器GPIOx_BSRR和復(fù)位寄存器GPIOx_BRR炒瘟，設(shè)置這兩個(gè)寄存器后也能影響GPIOx_ODR识窿，進(jìn)而影響單元電路輸出斩郎。
除此，還有復(fù)用功能輸出喻频，意思是指STM32的其它片上外設(shè)對(duì)GPIO引腳進(jìn)行控制缩宜，此時(shí)該引腳作為外設(shè)功能的一部分。片上外設(shè)數(shù)據(jù)信號(hào)作為雙MOS管接管的輸入甥温，進(jìn)而輸出到GPIO引腳中脓恕。例如USART串口通訊膜宋，要用到某個(gè)GPIO 引腳作為通訊發(fā)送引腳窿侈，就可以把該GPIO 引腳配置成USART 串口復(fù)用功能炼幔，由串口外設(shè)控制該引腳，發(fā)送數(shù)據(jù)史简。
1.3 TTL肖特基觸發(fā)器
圖中紅色箭頭1方向?yàn)檩斎肽Ｊ降腉PIO乃秀，GPIO引腳經(jīng)過內(nèi)部上/下拉電阻配置成上/下拉、或者浮空輸入圆兵，然后連接到觸發(fā)器跺讯。信號(hào)經(jīng)過觸發(fā)器后，模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為0和1的數(shù)字信號(hào)殉农，然后存儲(chǔ)在輸入寄存器GPIOx_IDR中刀脏，通過讀取GPIOx_IDR寄存器就可以知道GPIO的電平狀態(tài)。
同理超凳，與復(fù)用功能輸出類似愈污，這里也有復(fù)用功能輸入，GPIO引腳的輸入信號(hào)會(huì)傳輸?shù)絊TM32的其他片上外設(shè)轮傍，由外設(shè)去讀取該引腳狀態(tài)暂雹。例如使用USART串口通訊，用某個(gè)GPIO引腳作為通訊的接收引腳创夜。
另外杭跪，當(dāng)GPIO引腳作為ADC采集電壓的輸入通道時(shí)，用其“模擬輸入”功能驰吓，此時(shí)信號(hào)不再經(jīng)過觸發(fā)器進(jìn)行TTL電平轉(zhuǎn)換涧尿。ADC外設(shè)要采集到的原始的模擬信號(hào)。類似的檬贰，當(dāng)GPIO引腳用于DAC模擬電壓輸出通道時(shí)姑廉，此時(shí)作為“模擬輸出”功能，DAC信號(hào)輸出不經(jīng)過雙MOS管偎蘸。
2. GPIO的工作模式
GPIO的硬件結(jié)構(gòu)庄蹋，決定了GPIO可以配置成的工作模式有：
typedef enum{
GPIO_Mode_AIN = 0x0, //模擬輸入
GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04, //浮空輸入
GPIO_Mode_IPD = 0x28, //下拉輸入
GPIO_Mode_IPU = 0x48, //上拉輸入
GPIO_Mode_Out_OD = 0x14, //開漏輸入
GPIO_Mode_Out_PP = 0x10, //推挽輸出
GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C, //復(fù)用開漏輸出
GPIO_Mode_AF_PP = 0x18 //復(fù)用推挽輸出
}GPIOMode_TypeDef;
2.1 輸入模式(上拉/下拉/浮空/模擬)
GPIO在輸入模式中，肖特基觸發(fā)器被打開迷雪，輸出被禁止限书，通過GPIOx_IDR讀取I/O狀態(tài)。上拉/下拉輸入章咧，其默認(rèn)電平由上拉/下拉決定倦西，浮空輸入的電平則是不確定的，完全由外部決定赁严，一般按鍵就是采用浮空輸入扰柠；模擬輸入用于ADC采樣粉铐。
2.2 輸出模式(推挽/開漏)
GPIO在輸出模式中，肖特基觸發(fā)器同樣被打開著的卤档，即輸入可用蝙泼，這樣通過輸入數(shù)據(jù)寄存器GPIOx_IDR可以讀取到IO實(shí)際狀態(tài)。推挽模式時(shí)劝枣，雙MOS以輪流方式工作汤踏，開漏模式下，只有N-MOS管工作舔腾。輸出寄存器GPIOx_ODR可控制是輸出高低電平溪胶；輸出的速率可配，有2MHz/10MHz/50MHz稳诚。頻率越高哗脖，功耗越大，效率也越高扳还。
2.3 復(fù)用功能
復(fù)用功能中才避，輸出輸入都使能，可工作與開漏或推挽模式普办，但是輸出信號(hào)源于片上外設(shè)工扎，輸出數(shù)據(jù)寄存器GPIOx_ODR無效，輸入寄存器GPIOx_IDR仍然有效衔蹲，可通過它獲取IO實(shí)際狀態(tài)肢娘，片上外設(shè)相關(guān)寄存器也是通過GPIOx_IDR獲取該數(shù)據(jù)信號(hào)。
控制GPIO端口工作模式寄存器是GPIOx_CRL和GPIOx_CRH舆驶，它們都是32位的寄存器橱健，分別管控GPIO的低8位IO和高8位IO。另外涉及到的寄存器還有：
GPIOx_ODR: 設(shè)置輸出數(shù)據(jù)
GPIOx_IDR：讀取輸入數(shù)據(jù)
GPIOx_BSRR：置1/清零GPIO的相應(yīng)引腳
GPIOx_BRR：清零GPIO的相應(yīng)引腳
這些寄存器的設(shè)置參照STM32中文參考手冊(cè)即可沙廉，很簡單拘荡，不贅述。另外撬陵，要讓GPIO正常工作珊皿，記得打開GPIO的時(shí)鐘。
