第7章 STM32外设之GPIO
9个GPIO ，140个引脚GPIO A ：PA0 ~ PA15 GPIO B ：PB0 ~ PB15 GPIO C ：PC0 ~ PC15 GPIO D ：PD0 ~ PD15 GPIO E ：PE0 ~ PE15 GPIO F ：PF0 ~ PF15 GPIO G ：PG0 ~ PG15 GPIO H ：PH0 ~ PH15 GPIO I ：PI0 ~ PI11GPIO 最简单的功能是输出高低电平，GPIO 还可以被设置为输入功能，用于读取外部输入信号，比如按键、开关等信号。很多高级外设也有功能引脚，并且是与GPIO 共用的，具体引脚功能可以通过软件编程设置对应的寄存器内容实现的。
图中最右边的“I/O引脚”
就是芯片实物的引脚，
焊接时用到。保护二极
管用于防止因为引脚外
部输入电压过高或过低
烧坏芯片，虽然有保护
作用，但这种保护也是
有限的，大电流大电压
还是很容易烧毁芯片的，这要求实际应用中我们
要注意保护芯片，必要
时设计引脚保护电路。
图中上半部分属于引脚
输入功能，通过一个电阻和一个开关(可以通过寄存器控制开关状态)可以把输入线拉高或者拉低，这个电阻阻值大概为4.7K~10K欧。做为普通的输入引脚，I/O引脚的电平通过触发器后保存在输入数据寄存器内。
图中上半部分属于引脚
输入功能，通过一个电阻和一个开关(可以通过寄存器控制开关状态)可以把输入线拉高或者拉低，这个电阻阻值大概为40K欧。做为普通的输入引脚，I/O引脚的电平通过触发器后保存在输入数据寄存器内。
图中下半部分是引脚输
出功能，通过一个PMOS管和一个NMOS管组合而成一个反相器驱动输出。对于普通的引脚电平控制，根据需要设置置位或者复位寄存器的值，这两个寄存器的值会改变输出数据寄存器值，通过输出控制电路驱动反相器从而改变引脚的状态。
每个GPIO包括10个寄存器来配置GPIO的具体功能（每个引脚功能都是完全可以独立配置，互不影响）：
GPIOx_MODER：GPIO 端口模式寄存器
GPIOx_OTYPER：GPIO 端口输出类型寄存器
GPIOx_OSPEEDR：GPIO 端口输出速度寄存器
GPIOx_PUPDR：GPIO 端口上拉/下拉寄存器
GPIOx_IDR：GPIO 端口输入数据
GPIOx_ODR：GPIO 端口输出数据寄存器
GPIOx_BSRR：GPIO 端口置位/复位寄存器
GPIOx_LCKR：GPIO 端口配置锁定寄存器
GPIOx_AFRL：GPIO 复用功能低位寄存器
GPIOx_AFRH：GPIO 复用功能高位寄存器
为实现不同工作条件要求，GPIO 有8种工作模式：
模式配置
模式寄存器
MODER位[0:1]
输出类型寄存器
OTYPER位
输出速度寄存器
OSPEEDER位
上/下拉寄存器
PUPDR位[0:1]
输入浮空00
不使用不使用00
输入上拉0001输入下拉0010模拟功能1100开漏通用输出011
00-速度2MHz 01-速度25MHz 10-速度50MHz 11-速度100MHz 00-无上下拉01-上拉
10-下拉
11-保留
推挽通用输出010复用推挽输出100复用开漏输出101
1.当GPIOx_MODER模式寄存器位[1:0]设置为00，上/下拉寄存器PUPDR[1:0]
位设置为00时
2.STM32复位之后默认模式
I/O引脚信号接入到施密特触发器的输入端，在每来一个AHB1(168MHz)时钟脉冲就把输入端的信号传输到触发器的输出端，施密特触发器的输出端又是与输入数据寄存器(GPIOx_IDR)连通的，所以该数据就保存在输入数据寄存器内，寄存器本身就是一个存储单元(起到缓冲区效果)，所以输入数据寄存器保存着I/O引脚电平。另外，CPU随时都可以读取寄存器数据，从而得知当前引脚状态。
1.在浮空输入模式基础上使能输入电路中的上拉开关
2.上拉开关由上/下拉寄存器PUPDR[0:1]设置为01来使能。
1.在浮空输入模式基础上使能输入电路中的下拉开关
2.下拉开关由上/下拉寄存器PUPDR[0:1]设置为10来使能。
1.当STM32需要进行ADC或DAC转换时，需要把引脚设置为模拟输入模式
2.该模式需要配合ADC或DAC外设使用，否则没有意义。
通用输出模式就是做为普通用途的输出模式，比如简单地控制引脚输出高低电平。GPIO的输出是由一个PMOS管和一个NMOS管组合形成的反相器驱动。
1.开漏电路概念中的“漏”是指MOS管的漏极(D)，实际只是利用到NMOS
管，PMOS管在开漏模式下是没有用到的
2.设置输出高电平时引脚实际是高组态
1.目的：控制I/O引脚开漏输出高电平。STM32实际流程：CPU把端口位设置/清除寄存
器(GPIOx_BSRR)引脚对应外设置为1，然后驱动端口输出数据寄存器(GPIOx_ODR)对应位为1，实际上也可以让CPU直接往GPIOx_ODR寄存器引脚对应位写入1。GPIOx_ODR 寄存器通过一个选择电路(与复用功能输出做选择)后输入到输出控制电路，经过输出控制电路后在NMOS控制线输出低电平，这时NMOS管截止(PMOS管不被激活)，引脚呈高阻状态，不会有电流流动。
2.目的：控制I/O引脚开漏输出低电平。STM32实际流程：CPU把端口位设置/清除寄存
器(GPIOx_BSRR)对应引脚位复位置为1，然后驱动输出数据寄存器(GPIOx_ODR)对应位为0，实际上也可以让CPU直接望GPIOx_ODR寄存器引脚对应位写入0。GPIOx_ODR寄存器通过一个选择电路(与复用功能输出做选择)后输入到输出控制电路，经过输出控制电路后在NMOS控制线输出高电平，这时NMOS管导通(PMOS管不被激活)，引脚呈低电平状态，允许有电流从引脚流入。
3.另外，整个过程施密特触发输入是被被激活的，出现在I/O脚上的数据在每个AHB1时
钟被采样到输入数据寄存器，对输入数据寄存器的读访问可得到I/O状态。
1.推挽输出把PMOS管和NMOS管都用上
2.设置输出高电平时引脚实际是有电流从引脚流出
一个I/O引脚可以做为普通的IO接口，还可以做为其他外设的特殊功能引脚，有些引脚可能有4、5种不同功能，这种现象就叫做复用。引脚复用为特殊功能引脚，那引脚状态就由该外设决定。