一、GPIO入门知识
（1）GPIO是什么？
全称：general purpose intput output 通用输入输出端口。
可以做输入也可以做输出。GPIO端口可通过程序配置成输入或者输出。
（2）引脚和GPIO的区别和联系？
STM32的引脚中，有部分是做GPIO使用，部分是电源引脚/复位引脚/启动模式引脚/晶振引脚/调试下载引脚。
（3）STM32F767IGT6 IO口引脚资源
①一共有9组IO:PA～PI ②其中PA~PH每组16个IO，PI只有PIO~PI11。
③一共有140个I0口：16*8+12=140
（4）绝多数引脚都是GPIO，有限的引脚怎么实现更多的功能？
STM32的大部分引脚除了当GPIO使用外，还可以复用为外设功能引脚（比如串口，定时器，CAN，ADC，DAC等）。一个引脚，可以作为IO口，同时也可以作为复用功能外设引脚。
（5）上电复位后IO口状态？
上电复位后，GPIO默认为输入浮空状态，部分特殊功能引脚为特定状态。
复位后，调试引脚处于复用功能上拉/下拉状态：
PA15：JTDI处于上拉状态
PA14：JTCK/SWCLK处于下拉状态
PA13：JTMS/SWDAT处于下拉状态
PB4：NJTRST处于上拉状态
PB3：JTDO处于浮空状态
（5）复用原理
AFRL复用功能低位寄存器，控制8个IO口。每四位控制1个引脚，可以配置该引脚复用为AF0~AF15。
二、GPIO的8种工作模式
表1 GPIO的8种工作模式
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4种输入模式 |
对应的标识 |
作用 |
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输入浮空 |
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多用于外部按键输入，在浮空输入状态下，IO 的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定。 |
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输入上拉 |
GPIO_MODE_INPUT |
IO 外部上拉电阻输入 |
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输入下拉 |
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IO 外部下拉电阻输入 |
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模拟输入 |
GPIO_MODE_ANALOG |
用于 ADC 模拟输入，或者低功耗下省电 |
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4种输出模式（带上下拉） |
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开漏输出（带上拉或者下拉）
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GPIO_MODE_OUTPUT_OD |
IO 输出 0 接 GND，IO 输出 1，悬空，IO 口的状态由上拉电阻拉高电平。由于是开漏输出模式 IO 口也可以由外部电路改变为低电平或不变。 |
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开漏复用功能（带上拉或者下拉）
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GPIO_MODE_AF_OD |
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推挽式输出（带上拉或者下拉）
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GPIO_MODE_OUTPUT_PP |
IO 输出 0接 GND， IO 输出 1 接 VCC，读取输入值是未知的 |
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推挽式复用功能（带上拉或者下拉）
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GPIO_MODE_AF_PP |
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表2 GPIO的4种输出速度
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4种最大输出速度 |
速度 |
对应的标识 |
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2MHZ |
低速 |
GPIO_SPEED_LOW |
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25MHZ |
中速 |
GPIO_SPEED_MEDIUM |
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50MHZ |
快速 |
GPIO_SPEED_FAST |
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100MHZ |
高速 |
GPIO_SPEED_HIGH |
表3 GPIO的上下拉情况说明
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上/下拉 |
对应的标识 |
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无上下拉 |
GPIO_NOPULL |
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上拉 |
GPIO_PULLUP |
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下拉 |
GPIO_PULLDOWN |
输入浮空模式分析：
①无上、下拉。
②输出驱动器被禁止，模拟和复用功能输入也不起作用。
③施密特触发器输入被打开，CPU从输入数据寄存器去读取IO口的状态。
输入上拉模式分析：
①外部上拉电阻起作用
②输出驱动器被禁止，模拟和复用功能输入也不起作用。
③施密特触发器输入被打开，CPU从输入数据寄存器去读取IO口的状态。
输入下拉模式分析：
①外部下拉电阻起作用
②输出驱动器被禁止，模拟和复用功能输入也不起作用。
③施密特触发器输入被打开，CPU从输入数据寄存器去读取IO口的状态。
模拟输入模式分析：
①外部上、下拉电阻都不起作用
② 信号到达施密特触发器之前直接走模拟通道，ADC会去采集IO口的电压信号。
③CPU 会去读取ADC控制单元的相关的寄存器，去读取IO口的模拟信号，ADC控制单元把它转化为数字信号。
开漏模式分析：
①CPU往BSRR寄存器写值，并反映到输出数据寄存器（ODR），设置对应的I0口的为为1，ODR相应的位也为1
② 写1时经过输出控制电路，N-MOS管截至，没有反映到IO口。此时，要想使IO口输出1，要接上拉电阻。
③ 写0时经过输出控制电路，N-MOS导通，此时接下拉电阻，IO口输出0。
④CPU可以通过输入数据寄存器，来读取IO口电平的状态。
推挽输出模式分析：
①输出数据寄存器为1，IO口就为高电平。
② 输出数据寄存器为0，IO口就为低电平。
③ 写1，P-MOS导通，IO口输出VDD,为高电平。写0，N-MOS导通，IO口输出VSS,为低电平。
④ CPU可以通过输入数据寄存器，来读取IO口电平的状态。
三、GPIO相关的寄存器
表4GPIO寄存器表述
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寄存器种类 |
英文表示 |
说明 |
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端口模式寄存器 (GPIOx_MODER) (x =A..K) |
port mode register（MODE R） |
4个32位配置寄存器 |
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端口输出类型寄存器 (GPIOx_OTYPER) (x = A..K) |
port output type register(O TYPE R) |
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端口输出速度寄存器 (GPIOx_OSPEEDR) (x = A..K) |
port output speed register(O SPEED R) |
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端口上拉/ 下拉寄存器 (GPIOx_PUPDR) (x = A..K) |
port pull-up/pull-down register(PU PD R) |
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端口输入数据寄存器 (GPIOx_IDR) (x = A..K) |
port input data register(I D R) |
2个32位数据寄存器 |
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端口输出数据寄存器 (GPIOx_ODR) (x = A..K) |
port output data register(O D R) |
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端口置位/ 复位寄存器 (GPIOx_BSRR) (x = A..K) |
port bit set/reset register(B S R R) |
1个32位置/位复位寄存器 |
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端口配置锁定寄存器 (GPIOx_LCKR) (x = A..K) |
port configuration lock register(LCK R) |
1个32位锁存寄存器 |
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复用功能低位寄存器 (GPIOx_AFRL) (x = A..K) |
alternate function low register(A F R L ) |
2个复用功能寄存器 |
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复用功能高位寄存器 (GPIOx_AFRH) (x = A..J) |
alternate function high register(A F R H) |
