前言
一、引脚说明
二、GPIO的工作模式
2.1 GPIO工作方式
基本结构-toc" style="margin-left:40px;">2.2 GPIO基本结构
（1）M3和M4的IO口的结构差异
编辑(2)输入输出结构
三、GPIO的相关配置
3.1 端口模式寄存器（GPIOx_MODER）
3.2 端口输出类型寄存器（GPIOx_OTYPER）
3.3 端口输出速度寄存器（GPIOx_OSPEEDR）
3.4 端口上下拉寄存器（GPIOx_PUPDR）
3.5 端口输入数据寄存器（GPIOx_IDR）
3.6端口输出数据寄存器（GPIOx_ODR）
3.7 端口置位、复位寄存器（GPIOx_BSRR）
锁定寄存器（GPIOx_LCKR）-toc" style="margin-left:40px;">3.8 端口配置锁定寄存器（GPIOx_LCKR）
3.9 寄存器复用功能(高低位)（GPIOx_AFRH/L）
四、GPIO八种端口模式的区别
4.1 IO口输出速度
4.2推拉输出与开漏输出的区别
(1)推拉输出
(2)泄漏输出
4.3 IO选择口腔工作模式
STM32设置实例：
STM32IO口配方式：
4.4IO功能配置口复用
前言
本文主要讲解STM32F4系列芯片，开始M3系列的GPIO也类似
主要参考资料 1、STM32F4系列中文参考手册
2、STM32F407ZGT6的数据手册
3.正原子STM32F4开发指南(寄存器版本)
一、引脚说明
这里对STM32F407ZGT6的IO口进行说明
STM32F407ZGT6：一共有7组IO；每组16个IO；一共112个IO，外加PH0/PH1共114个IO
GPIOA——GPIOG、PH0、PH1
比如搜查PA9.可以看到它的处理可以用作IO除了口输入输出，还可以复用于定时器等其他功能TIM以及重映射OTG；查看FT表示支持5V输入输出（M大部分都支持)。
二、GPIO工作模式1>
2.1 GPIO工作方式
- 4种输入模式：输入浮空、输入上拉、输入下拉、模拟输入
- 4种输出模式：开漏输出、复用开漏输出、推挽式输出、复用推挽式输出(均可带上拉或下拉)
- 4种输出速度：2M、25、50、100MHz(M4独有)
- 推挽输出： 可以输出强高低电平，连接数字器件
- 开漏输出： 只可以输出强低电平，高电平得靠外部电阻拉高。输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内)
- 上电复位后，GPIO默认为浮空状态，部分特殊功能引脚为特定状态。
2.2 GPIO基本结构
（1）M3和M4的IO口的结构区别
相比M3，M4将输入的上拉下拉电阻移到了外面，使输出也具有了上拉下拉的功能。
（2）输入输出结构
由于输入模式比较简单这里不进行详细说明。输出使用的F1的图，将上下拉移到外面就是F4。
- 开漏输出模式
因此只有NMOS管使能，输出为0的时候IO的状态才能确定是0；而输出为1的时候IO口的状态是由外面的上下拉决定的。
- 复用开漏输出模式
- 推挽输出模式
输出的状态就是IO口的状态。
- 复用推挽输出模式
三、GPIO的相关配置
每组IO口下含有10个及寄存器，一共可以控制16个IO口。
3.1 端口模式寄存器（GPIOx_MODER）
每组16个IO口，32位寄存器，每个IO口占2位，也就是有4种状态可以配置
3.2 端口输出类型寄存器（GPIOx_OTYPER）
高16位没有到，只用到了低16位，每个IO口有两个状态
3.3 端口输出速度寄存器（GPIOx_OSPEEDR）
每个IO口占两位，即4种状态2/25/50/100MHz
3.4 端口上下拉寄存器（GPIOx_PUPDR）
3.5 端口输入数据寄存器（GPIOx_IDR）
3.6 端口输出数据寄存器（GPIOx_ODR）
3.7 端口置位、复位寄存器（GPIOx_BSRR）
3.8 端口配置锁定寄存器（GPIOx_LCKR）
3.9 复用功能（高低位）寄存器（GPIOx_AFRH/L）
四、GPIO端口八种模式的区别
（1）GPIO_Mode_AIN 模拟输入 （2）GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入 （3）GPIO_Mode_IPD 下拉输入 （4）GPIO_Mode_IPU 上拉输入 （5）GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出 （6）GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出 （7）GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出 （8）GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出
4.1 IO口输出的速度
I/O口的输出模式下，有3种输出速度可选(2MHz、10MHz和50MHz)，这个速度是指I/O口驱动电路的响应速度而不是输出信号的速度，输出信号的速度与程序有关（芯片内部在I/O口 的输出部分安排了多个响应速度不同的输出驱动电路，用户可以根据自己的需要选择合适的驱动电路）。通过选择速度来选择不同的输出驱动模块，达到最佳的噪声 控制和降低功耗的目的。高频的驱动电路，噪声也高，当不需要高的输出频率时，请选用低频驱动电路，这样非常有利于提高系统的EMI性能。当然如果要输出较高频率的信号，但却选用了较低频率的驱动模块，很可能会得到失真的输出信号。
关键是GPIO的引脚速度跟应用匹配（推荐10倍以上？）。 1.1.1 对于串口，假如最大波特率只需115.2k，那么用2M的GPIO的引脚速度就够了，既省电也噪声小。 1.1.2 对于I2C接口，假如使用400k波特率，若想把余量留大些，那么用2M的GPIO的引脚速度或许不够，这时可以选用10M的GPIO引脚速度。 1.1.3 对于SPI接口，假如使用18M或9M波特率，用10M的GPIO的引脚速度显然不够了，需要选用50M的GPIO的引脚速度。 1.2 GPIO口设为输入时，输出驱动电路与端口是断开，所以输出速度配置无意义。 1.3 在复位期间和刚复位后，复用功能未开启，I/O端口被配置成浮空输入模式。 1.4 所有端口都有外部中断能力。为了使用外部中断线，端口必须配置成输入模式。 1.5 GPIO口的配置具有上锁功能，当配置好GPIO口后，可以通过程序锁住配置组合，直到下次芯片复位才能解锁。
4.2 推挽输出与开漏输出的区别
简单来说开漏是0的时候接GND 1的时候浮空 推挽是0的时候接GND 1的时候接VCC
（1）推挽输出
可以输出高,低电平,连接数字器件；推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源指定。
要实现线与需要用OC(open collector)门电路.是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小,效率高。输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流
推挽模式：输出 0 时，N-MOS 导通，P-MOS 高阻 ，输出0。 输出 1 时，N-MOS 高阻，P-MOS 导通，输出1（不需要外部上拉电路）。
（2）开漏输出
输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内). 开漏模式：输出 0 时，N-MOS 导通，P-MOS 不被激活，输出0。输出 1 时，N-MOS 高阻， P-MOS 不被激活，输出1（需要外部上拉电路）；此模式可以把端口作为双向IO使用。
开漏形式电路的特点：
4.3 IO口工作模式的选择
（1） 浮空输入_IN_FLOATING ——浮空输入，可以做KEY识别，RX1 （2）带上拉输入_IPU——IO内部上拉电阻输入 （3）带下拉输入_IPD—— IO内部下拉电阻输入 （4）模拟输入_AIN ——应用ADC模拟输入，或者低功耗下省电 （5）开漏输出_OUT_OD ——IO输出0接GND，IO输出1，悬空，需要外接上拉电阻，才能实现输出高电平。当输出为1时，IO口的状态由上拉电阻拉高电平，但由于是开漏输出模式，这样IO口也就可以由外部电路改变为低电平或不变 。可以读IO输入电平变化，实现C51的IO双向功能 （6）推挽输出_OUT_PP ——IO输出0-接GND， IO输出1 -接VCC，读输入值是未知的 （7）复用功能的推挽输出_AF_PP ——片内外设功能（I2C的SCL,SDA） （8）复用功能的开漏输出_AF_OD——片内外设功能（TX1,MOSI,MISO.SCK.SS）