功能框图
输出模式
推挽输出Output push-pull
开漏输出Output open-drain
输入模式
模拟输入 Analog
上拉/下拉/浮空输入 Input pull-up /pull-down/floating
复用功能输出
复用功能输入
如何正确选择？GPIO模式
上拉电阻
下拉电阻
注意
功能框图
GPIO---GeneralPurpose Input/Output(通用输入或输出)
AFIO---Alternate Function Input/Output(复用输入或输出)
输出模式
输出速度可速度可以配置输出速度 度即 I/O 支持的高低电平状态切换频率最高，支持频率越高，功耗越大。如果功耗要求不严格，可以将速度设置为最大。
在输出模式下，通过输入数据寄存器打开施密特触发器 GPIOx_IDR 可读取 I/O 的实际状态。
推挽输出Output push-pull
推拉输出模式是基于输出电路的两个 MOS 命名管道的工作模式。在结构中输入高电平时，反向后，上方 P-MOS 导通，下面的 N-MOS 关闭，对外输出高电平；在结构中输入低电平时，反向后，N-MOS 管导通，P-MOS 关闭，对外输出低电平。 当引脚高低电平切换时，两根管道轮流导通，P 负责灌电流，N 管道负责拉电流，大大提高了其负载能力和开关速度。推拉输出的低电平为 0 伏，高电平为 3.3 伏，具体下图 ，它是推拉输出模式时的等效电路。
开漏输出Output open-drain
开漏输出模式时，上方 P-MOS 完全不工作。若控制输出为 0，低电平， 则 P-MOS 管关闭，N-MOS 如果控制输出为管导通，使输出接地 1 (不能直接输出高电平) 时，则 P-MOS 管和 N-MOS 所有的管道都关闭了，所以引脚既不输出高电平，也不输出低电平，这是一个高电阻(输出不确定信号)。也就是说，写0输出低电平，写1输出高阻态(HighImpedance)。
为了稳定输出高电平，需要在输出高电阻状态下连接拉电阻。因为在这种模式下，以上MOS当芯片控制输出为MOS管道也断开，因此其输出的信号不确定，当添加上拉电阻时，因为MOS管道等效为无限大电阻，两者并联后电阻值与上拉电阻值相似，此时电压均为以下电阻MOS管道分离，引脚输出高电平。
同时，开漏输出模式还具有特性， 也就是说，，这种高电平的电压是由外部上拉电阻连接的电源的电压。如果其中一个引用 脚低电平，线路相当于短路接地，使整个线路低电平，0V。
输入模式
模拟输入 Analog
在此模式下，禁止内部上下拉电阻输出缓冲器和施密特触发，读取输入数据寄存器 GPIO 引脚用于 ADC 采集电压的输入通道用作功能，此时信号不通过施密特触发器，因为信号只通过施密特触发器 0、1 因此，两种状态 ADC 外设应采集到原始模拟信号，信号源输入必须在施密特触发器之前。类似地，当 GPIO 引 脚用于 DAC 作为模拟电压输出通道，此时作为”功能，DAC 模拟信号输 出就不经过双 MOS 管结构，模拟信号直接输出到引脚。
上拉/下拉/浮空输入 Input pull-up /pull-down/floating
施密特触发器打开，输出被禁止，可通过输入数据寄存器 GPIOx_IDR 读取 I/O 状态。其中输入模式，可设置为上拉、下拉、浮空和模拟输入四种。上拉和下拉输入很好理解，默认的电平由上拉或者下拉决定。浮空输入的电平是不确定的，会受外接因素影响上下浮动。
复用功能输出
有推挽复用(Alternate function push-pull)和开漏复用(Alternate function open-drain)
复用功能模式中，输出使能，输出速度可配置，可工作在开漏及推挽模式，但是输出信号源于其它外设，输出数据寄存器 GPIOx_ODR 无效；输入可用，通过输入数据寄存器 可获取 I/O 实际状态，但一般直接用外设的寄存器来获取该数据信号。
“复用功能输出”中的“复用”是指 STM32 的其它片上外设对 GPIO 引脚进行控制， 此时 GPIO 引脚用作该外设功能的一部分，算是第二用途。从其它外设引出来的“复用功能输出信号”与 GPIO 本身的数据据寄存器都连接到双 MOS 管结构的输入中，通过作为开关切换选择。 例如我们使用 USART 串口通讯时，需要用到某个 GPIO 引脚作为通讯发送引脚，这个时候就可以把该 GPIO 引脚配置成 USART 串口复用功能，由串口外设控制该引脚，发送数据。
复用功能输入
与“复用功能输出”模式类似，在“复用功能输入模式”时，GPIO 引脚的信号传输到 STM32 其它片上外设，由该外设读取引脚状态。 同样，如我们使用 USART 串口通讯时，需要用到某个 GPIO 引脚作为通讯接收引脚， 这个时候就可以把该 GPIO 引脚配置成 USART 串口复用功能，使 USART 可以通过该通讯 引脚的接收远端数据。
如何正确选择GPIO模式
当单纯使用GPIO输出高低电平时使用推挽输出模式，当要输出高于工作电压的电压时使用开漏输出并外接上拉电阻。输入模式下，若希望无输入时引脚数据为高则采用上拉输入，若希望为低采用下拉模式，外接信号稳定时可采用浮空输入。对于复用模式则根据具体外设以及使用的外设功能来决定，STM32官方手册GPIO/AFIO对应章节有对应表格可查。
上拉电阻
B站视频做的笔记 BV1W34y1579U（up主:爱上半导体） 让单片机引脚输出高电平，在在外接负载后，单片机引脚电压降低，因为引脚内部也有内阻，外接负载会造成分压。
外接一个上拉电阻(较大，通常在100k左右)，电压会有所回升
这是因为在单片机引脚输出高电平时，上面的MOS管导通，下面的MOS截止，所以引脚的电压基本等于电源电压，外接负载时有MOS管阻抗与电源内阻分压，所以引脚电平变低。在接上上拉电阻后，上拉电阻与引脚内阻构成并联关系，可以等效为内阻减小，负载分到的电压就更大，
前面也讲过，在开漏模式下，连接外部上拉可以使引脚在高阻态时输出高电平，而在输入模式下的上拉电阻可以在没有外部输到来时使引脚电平稳定为高。
下拉电阻
可以将引脚的不确定信号钳位在低电平
讲解时用 三极管代替触发器，方便理解，其实这个位置应该是应该施密特触发器。
集电极与基极属于反向偏置状态，两者之间有着极大的阻抗，就想断开一样，所以在没有外部输入时基极处的电压是漂浮不定的。
加入下拉电阻后，没有外部输入时，下拉电阻与三极管组成串联分压关系，而三极管内部阻抗非常大，下拉电阻的组织一般又都比较小(1k左右)，所以下拉电阻分到的电压可以忽略不计，等效为0V。在输入高电平时，下拉电阻也可以保证引脚电位为高电平，这也是为什么需要下拉电阻而不是直接接地的原因。
注意
上/下拉电阻的作用有两个，其一是开漏信号转换为电平信号，其二是在芯片刚上电的时候给一个固定的电平。上面提到的“电阻”，仅仅是一种科普，而不能应用在电路设计中。电路设计一般只用上面提到的两种情况。如果存在输出能力不够，即上拉电阻提到的“电压降低”现象，应该再加个缓冲电路，可以是缓冲门芯片/运放/开关管等。芯片刚上电但是程序没有初始化完成的时候，各引脚处于高阻Z态，这个时候它的电平不确定，有误输出的风险，所以要给一个固定的电平。