本文以STM32F40 为例进行讲解，其它雷同
1. GPIO简介
GPIO（general purpose input output，通用输入输出端口）
简单来说就是软件可控制的引脚：STM32芯片的GPIO引脚与外部设备连接起来，从而实现与外部通讯、控制以及数据采集的功能。
1）GPIO引脚分布图
如上图
- GPIO有 PA ~ PG + PH0、PH1 总共114个GPIO pin
- PA~PG：每组包含 16 个IO
2）STM32引脚分类
| 序号 | 引脚类型 | 引脚 | 备注 |
|---|---|---|---|
| 1 | 电源 | VBAT、VDD、VSS、VDDA、VSSA，VREF+、VREF-等 | VBAT是备用电源 VDD和VSS是数字电源 VDDA和VSSA是模拟电源 VREF+和VREF-是参考电源。 |
| 2 | 晶振 | 主晶振IO、RTC晶振IO | |
| 3 | 下载&调试 | 用于JTAG下载的IO：JTMS、JTCK、JTDI、JTDO、NJRST | |
| 4 | BOOT | BOOT0、BOOT1 | 用于设置系统的启动方式 |
| 5 | GPIO | GPIOA ~ GPIOx | 专用器件接到专用总线，如I2C、SPI、SDIO、FSM、DCMI等总线需要接到专用的IO。 普通元器件(如蜂鸣器、LED灯、按键灯），使用普通的GPIO功能即可 |
2. 端口配置
GPIO的基本电路结构如下：
2.1 基本部件
1）保护二极管
芯片的引脚电平0~3.3V，部分引脚可以5V，超过5V，将会对芯片造成损害。
如上图 ① 标识，主要是保护芯片免受外部输入电平过高或者过低的影响，进而保护整个芯片。
其原理为：
- 当输入电压高于VDD_FT，上面二极管导通，使得电压最大为VDD_FT
- 当输入电压低于VSS，上面二极管导通，使得电压最低为VSS
2）上拉/下拉电阻
用于输定输入电压
3）MOS管
用于实现推挽和开漏输出
4）施密特触发器
具有 稳压 和 滤波 的作用，就是让通过的电平输出稳定的高低电平
输入的电平往往存在着失真、不稳定、波动等，使用施密特触发器，可以过滤掉噪声干扰，最大限度的稳定输出电压
原理：
● 当电压大于正向阈值Vth，输出高电平
● 当输入电压低于阈值Vtl，输出低电平
● 当输入电平处于 Vtl ~ Vth 之间，输出保持不变
2.2 模式配置
GPIO 各个端口位分别配置为多种模式：
| 模式 | 性质 | 备注 |
|---|---|---|
| 输入浮空 | 数字输入 | 可读取引脚电平 若悬空，则电平不确定 |
| 输入上拉 | 数字输入 | 可读取引脚电平 若悬空，则电平为高 |
| 输入下拉 | 数字输入 | 可读取引脚电平 若悬空，则电平为低 |
| 模拟功能 | 模拟输入 | GPIO无效 引脚直接接入内部ADC |
| 开漏输出 | 数字输出 | 可输出引脚电平 高电平为高阻态，低电平为Vss |
| 推挽输出 | 数字输出 | 可输出引脚电平 高电平接Vdd，低电平为Vss |
| 复用功能推挽 | 数字输出 | 由片上外设控制 高电平为高阻态，低电平为Vss |
| 复用功能开漏 | 数字输出 | 由片上外设控制 高电平接Vdd，低电平为Vss |
1）浮空、上拉、下拉 输入
输入模式下，输出被禁止，施密特触发器打开。
由于电阻阻值很大，因此这里的上拉、下拉输入都是弱上拉、弱下拉，为了不对外部输入产生很大的影响
上拉输入：给一个默认的高电平，当没有外部输入时，默认输入高电平
下拉输入：给一个默认的低电平，当没有外部输入时，默认输入低电平
悬空输入： 如果输入引脚啥都不接，此时输入电平极易受外界的干扰导致输入电平不确定，完全由外部的输入决定
2）模拟输入
该模式主要为片上外设ADC而配置，从外部读取模拟信号
