GPIO简介

(1)GPIO(General Purpose lnput Output)通用输入输出口；

(2)可配置8种输入输出模式；

(3)引脚电平：0V~3.3V,部分引脚可容忍5V(有FT的)(但只能输出3.3V)；

(4)输出模式下可控制端口输出高低电平，以驱动LED，控制蜂鸣器，模拟通信协议时序等；

(5)输入模式下可读取端口的高低电平或电压，用于读取按键输入，外接模块电平信号输入，ADC 电压采集，模拟通信协议接收数据等；

GPIO基本结构

图1

图2

由图2可看出在stm32中所有的GPIO都是挂载在APB2外设总线上的；

每个GPIO模块内主要包含了寄存器和驱动器

寄存器

输出寄存器写1，对应的引脚就会输出高电平，写0，就会输出低电平；

输入寄存器读取为1，就证明对应端口目前是高电平，读取为0，就是低电平；

驱动器

驱动器是用来增加信号的驱动能力的，寄存器只负责存储数据（例如：点灯操作就需要驱动器负责增大驱动能力）；

GPIO位结构

图3

输入部分

保护二极管

电压小于0V时VSS接通，电压大于3.3V时VDD接通,电压属于0~3.3V时两个保护二极管均不接通;

上拉电阻下拉电阻

给输入提供一个默认的输入电平，由于输入只能是高电平或低电平，若输入引脚什么都不接，输入就会处于一种浮空的状态，此时引脚的输入电平极易受到外界的干扰而改变，为了保证输入数据确定，就需要加上上拉电阻或下拉电阻（如果接入上拉电阻，当电阻悬空时，还有上拉电阻来保证引脚的高电平（又被称为默认为高电平的输入模式）（下拉同理））；

肖特基触发器（施密特触发器）

图4

作用：对输入电压进行整形；

原理：如果输入电压大于某一阈值输出就会瞬间升为高电平，小于某一阈值就会瞬间降为低电平，在阈值内保持高电平或低电平（即只有高于上限或低于下限输出才会改变可参考图4）；

连接至片上外设

模拟输入

连接到ADC，ADC接收模拟量，因此连接到施密特触发器之前；

复用功能输入

连接到其它需要读取端口的外设上，其接收的是数字量，因此在施密特触发器之后；

输出部分

位设置/清除寄存器

由于输出数据寄存器同时控制16个端口，并且这个寄存器只能整体读写，为了对某些口进行单独操作就需要用到位设置寄存器（可对某一位进行置1的操作，其余不需要操作的位置0）或位清除寄存器（想要置为0的写入1）；

推挽输出（强推输出模式）

P-MOS和N-MOS均有效；

该模式stm32对IO口具有·绝对的控制权；

当数据寄存器为1时，P-MOS（上管）导通，N-MOS（下管）断开，输出直接接到VDD，也就是输出高电平；

当数据寄存器为0时，N-MOS（下管）导通，P-MOS（上管）断开，输出直接接到VSS，也就是输出低电平；

开漏输出

P-MOS无效，只有N-MOS工作；

当数据寄存器为1时，N-MOS（下管）断开，这时相当于断开，也就是高阻模式；

当数据寄存器为0时，N-MOS（下管）导通，输出直接接到VSS，也就是输出低电平；

开漏模式可作为通信协议的驱动方式，在多机通信的情况下这个模式可以避免各个设备的相互干扰，开漏模式还可用于输出5V的电平信号（输出低电平时N-MOS接VSS，输出高电平时，由外部的上拉电阻拉高至5V）；

输出关闭

即为输入模式；

GPIO的八种模式

浮空/上拉/下拉输入

模拟输入

只有模拟输入会关闭数字的输入功能；

推挽/开漏输出

复用推挽/复用开漏输出

即使用片上外设来控制；