GPIO简介

GPIO是通用型输入输出的简称，简单的说其实就是STM32单片机额的可控制引脚STM32的GPIO引脚与外部设备连接起来，实现外部通信，控制以及数据采集的功能；GPIO被分为很多组，每组有16个引脚编号为0~15，例如STM32G030C8来说，引脚分为了GPIOA,GPIOB,GPIOC,GPIOD,GPIOF，以及其他引脚；所有的GPIO引脚都具备基本输入输出功能。

最基本的输出功能由STM32控制引脚输出高、低电平，实现开关控制；

最基本的输入功能是检测外部电平，通过引脚上电平的高低来确定按键是否被正常按下。

GPIO硬件解析

STM32芯片GPIO接口内部原理

注释：

I/O引脚：接收外部发出的信号或者向外部发出信号

保护二极管：

        VDD：用来限制IO引脚输入或输出过高电压，当输入或输出电压过高时，保护二极管VDD则导通

        VSS：同VDD，但是他的作用是当输入或输出电压过低时，保护二极管VSS导通

   上下拉电阻：

        当VDD开关处于闭合状态，VSS开关处于打开状态时，整个电路处于上拉输入状态

        当VDD开关处于打开状态，VSS开关处于闭合状态时，整个电路处于下拉输入状态

        当VDD开关处于打开状态，VSS开关处于打开状态时，整个电路处于浮空输入状态

        通常情况下设置模拟输入模式或者复用功能输入模式，VDD开关和VSS开关均设置为打开状态

P-MOS、N_MOS：

        P-MOS、N-MOS在这里用于控制输出状态，分别为开漏输出和推挽输出

        当电路处于推挽输出状态时P-MOS、N-MOS均处于有效电路，且P-MOS 输出0时电路导通， N-MOS 输出1时导通，反之不成立

        当电路处于开漏输出状态时P-MOS处于失效状态，且N-MOS输出1时处于导通状态

GPIO模式

typedef enum { 	GPIO_Mode_AIN = 0x00,          // 模拟输入 	GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,  // 浮空输入 	GPIO_Mode_IPD = 0x28,          // 下拉输入 	GPIO_Mode_IPU = 0x48,          // 上拉输入 	GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,       // 开漏输出 	GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,       // 推挽输出 	GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,        // 复用开漏输出 	GPIO_Mode_AF_PP = 0x18         // 复用推挽输出 } GPIOMode_TypeDef;

输入模式

在输入模式时，施密特触发器打开，输出被禁止，可以挺过输入数据寄存器GPIOx_IDR读取I/O状态，其中输入模式可以氛围上拉、下拉、浮空和模拟输入中，上下拉输入这里就不再解释了；所谓浮空输入就是指输入的电平是不确定的，完全由外部输入所决定，一般外接按键时使用的便是这种输入模式；模拟输入一般使用于ADC采集

输出模式

输出模式状态下，可以使用输入模式进行输入，二者是不冲突的，在输出模式下，推挽模式时两个MOS管以轮流的方式进行工作，输出寄存器GPIOx_ODR可以控制I/O输出高低电平；当处于开漏模式下，只有N-MOS管处于工作状态输出数据寄存器可以控制I/O输出高阻态或低电平，输出速度可以配置为Low，Higth等四个选项，输出频度越高，则芯片的功耗越大