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前言
从本期开始，我们正式去开始学习stm32的使用方法了，首先是从外设开始去学习也就是GPIO口，在前面我们了解到stm32是有两个GPIO 口的，分别是GPIOA和GPIOVB，其中每一个GPIO口都有对应的16个引脚，也就是0~15号引脚。那么本期我们先去对GPIO口进行初步的学习，理解GPIO口的相关概念，下一期再来去对GPIO口进行实践操作。（视频：[3-1] GPIO输出_哔哩哔哩_bilibili）
一、GPIO简介
1.基本概念
• GPIO （ General Purpose Input Output ）通用输入输出口• 可配置为 8 种输入输出模式• 引脚电平： 0V~3.3V ，部分引脚可容忍 5V• 输出模式下可控制端口输出高低电平，用以驱动 LED 、控制蜂鸣器、模拟通信协议输出时序等• 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
主要作用包括：
1.输入（采集）：
GPIO 可以配置为输入模式，用于采集外部器件的信息。例如，连接传感器、开关或按钮等外部设备，通过 GPIO 读取这些设备的状态。
2.输出（控制）：
GPIO 也可以配置为输出模式，用于控制外部器件的工作。例如，连接LED、继电器、驱动器等外部设备，通过 GPIO 输出电平信号来控制这些设备的工作状态。
在嵌入式系统中，GPIO 的灵活性使得它成为连接和控制外部设备的重要工具。通过软件配置，可以根据具体应用要求将 GPIO 引脚用于输入或输出。GPIO 的状态（高电平或低电平）可以通过读写相应的寄存器来控制，从而实现对外部设备的控制和监测。
需要注意的是，虽然 GPIO 具有通用性，但在具体的嵌入式平台和微控制器上，不同的 GPIO 引脚可能会有不同的特性和限制。在使用 GPIO 时，需要查阅相应的芯片手册或技术文档，了解每个 GPIO 引脚的功能、电气特性以及可用性。
2.基本结构图
3.I/O端口位位结构图
部分I/O端口是可以接受5V电压的，可能有些I/O端口位位结构图上会有VDD_FT 这个符号，VDD_FT 对5伏容忍I/O脚是特殊的，它与VDD不同 。具体参考如下，I/O口电平标有FT是表示允许支持5V电压的意思。
二、GPIO的工作方式
模式名称 |
性质 |
特征 |
浮空输入 |
数字输入 |
可读取引脚电平，若引脚悬空，则电平不确定 |
上拉输入 |
数字输入 |
可读取引脚电平，内部连接上拉电阻，悬空时默认高电平 |
下拉输入 |
数字输入 |
可读取引脚电平，内部连接下拉电阻，悬空时默认低电平 |
模拟输入 |
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，低电平接VSS |
推挽输出 |
数字输出 |
可输出引脚电平，高电平接VDD，低电平接VSS |
复用开漏输出 |
数字输出 |
由片上外设控制，高电平为高阻态，低电平接VSS |
复用推挽输出 |
数字输出 |
由片上外设控制，高电平接VDD，低电平接VSS |
这8种工作方式熟悉即可，知道具体是怎么工作以及相关特性即可（以下相关内容来自此处：https://blog.csdn.net/wdxabc1/article/details/139192494）
1.浮空输入
特点：
1.上拉电阻关闭：
在输入浮空模式下，通常关闭了内部的上拉电阻。2.下拉电阻关闭：
内部的下拉电阻也通常处于关闭状态。3.施密特触发器打开：
输入浮空模式本身并没有打开或关闭施密特触发器的选项。施密特触发器通常用于去除输入信号的抖动，但在浮空模式下，信号的状态不受到控制，因此施密特触发器的作用受限。4.双MOS管不导通：
在输入浮空模式下，双MOS管（P-MOS和N-MOS）不导通，输入电路处于高阻态。
设置：
在STM32等微控制器中，通过相应的寄存器设置可以将GPIO配置为输入浮空模式。例如，在STM32CubeMX或HAL库中，可以通过以下步骤进行设置：
1.选择GPIO引脚。
2.将引脚配置为输入。
3.关闭内部上拉电阻。
4.关闭内部下拉电阻。这样配置后，GPIO引脚将处于输入浮空模式，其状态由外部环境决定，可能受到环境中的噪声和干扰。适用于需要读取外部信号，但在空闲时信号状态不确定的场景。
2.上拉输入
特点：
1.上拉电阻打开：
在输入上拉模式下，内部的上拉电阻通常是打开状态。2.下拉电阻关闭：
内部的下拉电阻通常处于关闭状态。3.施密特触发器打开：
输入上拉模式并没有直接影响施密特触发器的打开或关闭。施密特触发器通常用于去除输入信号的抖动，但在上拉模式下，主要关注信号的稳定性。4.双MOS管不导通：
在输入上拉模式下，双MOS管（P-MOS和N-MOS）不导通，输入电路处于高阻态。
设置：
在STM32等微控制器中，通过相应的寄存器设置可以将GPIO配置为输入上拉模式。例如，在STM32CubeMX或HAL库中，可以通过以下步骤进行设置：
1.选择GPIO引脚。
2.将引脚配置为输入。
3.打开内部上拉电阻。
4.关闭内部下拉电阻。这样配置后，GPIO引脚在空闲时呈现高电平，适用于需要读取外部信号，且在空闲时信号默认为高电平的场景。在按钮等开关连接到引脚的情况下，按钮未按下时引脚保持高电平。
3.下拉输入
特点：
1.上拉电阻关闭：
在输入下拉模式下，通常关闭了内部的上拉电阻。2.下拉电阻打开：
内部的下拉电阻通常是打开状态。3.施密特触发器打开：
输入下拉模式并没有直接影响施密特触发器的打开或关闭。施密特触发器通常用于去除输入信号的抖动，但在下拉模式下，主要关注信号的稳定性。4.双MOS管不导通：
在输入下拉模式下，双MOS管（P-MOS和N-MOS）不导通，输入电路处于高阻态。
设置：
在STM32等微控制器中，通过相应的寄存器设置可以将GPIO配置为输入下拉模式。例如，在STM32CubeMX或HAL库中，可以通过以下步骤进行设置：
1.选择GPIO引脚。
2.将引脚配置为输入。
3.关闭内部上拉电阻。
4.打开内部下拉电阻。这样配置后，GPIO引脚在空闲时呈现低电平，适用于需要读取外部信号，且在空闲时信号默认为低电平的场景。在按钮等开关连接到引脚的情况下，按钮未按下时引脚保持低电平。
4.模拟输入
特点：
1.拉电阻关闭：
在模拟功能模式下，通常关闭了内部的上拉电阻。2.下拉电阻关闭：
内部的下拉电阻通常是关闭状态。3.施密特触发器关闭：
模拟功能模式并没有直接关联施密特触发器，因为这种模式通常用于模拟信号，而施密特触发器主要用于去抖动数字信号。4.双MOS管不导通：
在模拟功能模式下，双MOS管（P-MOS和N-MOS）不导通，输入电路处于高阻态，以避免对模拟信号的干扰。
设置：
在STM32等微控制器中，通过相应的寄存器设置可以将GPIO配置为模拟功能模式。例如，在STM32CubeMX或HAL库中，可以通过以下步骤进行设置：
1.选择GPIO引脚。
2.将引脚配置为模拟模式（例如，选择模拟输入或模拟输出）。
3.关闭内部上拉电阻。
4.关闭内部下拉电阻。这样配置后，GPIO引脚可以用于连接模拟数字转换器（ADC）以获取模拟输入信号，或连接数字模拟转换器（DAC）以输出模拟信号。这对于需要进行模拟信号处理的应用非常重要。
5.开漏输出
特点：
1.上拉电阻关闭：
在开漏输出模式下，通常关闭了内部的上拉电阻。2.下拉电阻关闭：
内部的下拉电阻通常处于关闭状态。3.施密特触发器打开：
开漏输出模式并没有直接影响施密特触发器的打开或关闭。4.P-MOS管始终不导通：
在开漏输出模式下，P-MOS管通常不导通。5.N-MOS管控制输出：
通过写入ODR寄存器的相应位，可以控制N-MOS管的导通状态。写0则N-MOS导通，写1则N-MOS不导通。
设置：
在STM32等微控制器中，通过相应的寄存器设置可以将GPIO配置为开漏输出模式。例如，在STM32CubeMX或HAL库中，可以通过以下步骤进行设置：
1.选择GPIO引脚。
2.将引脚配置为开漏输出模式。
3.关闭内部上拉电阻。
4.关闭内部下拉电阻。在使用开漏输出模式时，通常需要外部上拉电阻来确保在输出高电平时引脚处于高电平状态。这种模式常用于构建总线，例如I2C总线中的SDA线。由于该模式无法输出高电平，所以需要外部上拉电阻来提供高电平状态。
6.开漏式复用输出
特点：
1.上拉电阻关闭：
在开漏式复用功能模式下，通常关闭了内部的上拉电阻。2.下拉电阻关闭：
内部的下拉电阻通常处于关闭状态。3.施密特触发器打开：
开漏式复用功能模式并没有直接影响施密特触发器的打开或关闭。4.P-MOS管始终不导通：
在开漏式复用功能模式下，P-MOS管通常不导通。
设置：
在STM32等微控制器中，通过相应的寄存器设置可以将GPIO配置为开漏式复用功能模式。例如，在STM32CubeMX或HAL库中，可以通过以下步骤进行设置：
1.选择GPIO引脚。
2.将引脚配置为开漏输出模式，并选择相应的复用功能。
3.关闭内部上拉电阻。
4.关闭内部下拉电阻。在开漏式复用功能模式下，由于不能直接输出高电平，通常需要外部上拉电阻来提供高电平状态。此模式常用于一些通信总线，例如I2C总线中的SCL线，其中总线上的主设备控制输出。由于外设负责控制输出，GPIO的高低电平状态由外设来决定。
7、推挽输出
7.推挽输出
特点：
1.上拉电阻关闭：
在推挽输出模式下，通常关闭了内部的上拉电阻。2.下拉电阻关闭：
内部的下拉电阻通常处于关闭状态。3.施密特触发器打开：
推挽输出模式并没有直接影响施密特触发器的打开或关闭。4.输出控制由ODR位决定：
通过向ODR寄存器的相应位写入0，可以使N-MOS管导通，从而将引脚拉低；写1则P-MOS管导通，从而将引脚拉高。
设置：
在STM32等微控制器中，通过相应的寄存器设置可以将GPIO配置为推挽输出模式。例如，在STM32CubeMX或HAL库中，可以通过以下步骤进行设置：
1.选择GPIO引脚。
2.将引脚配置为推挽输出模式。
3.关闭内部上拉电阻。
4.关闭内部下拉电阻。推挽输出模式常用于需要输出高、低电平信号的场景，且具有较强的驱动能力，适用于驱动外部设备或其他数字电路。
8.推挽式复用输出
特点：
1.上拉电阻关闭：
在推挽式复用功能模式下，通常关闭了内部的上拉电阻。2.下拉电阻关闭：
内部的下拉电阻通常处于关闭状态。3.施密特触发器打开：
推挽式复用功能模式并没有直接影响施密特触发器的打开或关闭。4.可输出高低电平：
由于是推挽输出模式，因此可以输出高电平和低电平。5.驱动能力强：
推挽式输出模式通常具备较强的驱动能力，适合驱动外部负载或其他数字电路。6.由其他外设控制输出：
输出的高低电平状态通常由其他外设来控制，例如外设产生的信号直接控制GPIO引脚的电平状态。
设置：
在STM32等微控制器中，通过相应的寄存器设置可以将GPIO配置为推挽式复用功能模式。例如，在STM32CubeMX或HAL库中，可以通过以下步骤进行设置：
1.选择GPIO引脚。
2.将引脚配置为推挽输出模式，并选择相应的复用功能。
3.关闭内部上拉电阻。
4.关闭内部下拉电阻。推挽式复用功能模式常用于需要输出高低电平信号，并具备较强驱动能力的场景，适用于与其他外设协同工作的应用。
以上就是本期的全部内容了，我们下次见！
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