[嵌入式]STM32中的GPIO原理

GPIO的引脚与外部硬件设备连接，可实现与外部通讯、控制外部硬件或者采集外部硬件数据的功能。
**GPIO基本结构**
	![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/68b9bfe9d5654f24bc3655b919f39bb2.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQ1ODQwNzg0,size_16,color_FFFFFF,t_70#pic_center)**保护二极管**：IO引脚上下两边两个二极管用于防止引脚外部输入过高或过低的电压。当输入电压高于ADD时，上方二极管导通，输入电压小于VSS时。下方二极管导通。输入的电压范围是VSS<VIN<VDD。

P-MOS和N-MOS管：由P-MOS和N-MOS管组成的半桥电路使得GPIO具有“推挽输出”和”开漏出书“的功能。
TTL肖特基触发器：IO引脚上的信号经过肖特基触发器后，模拟信号转化为０、１数字信号。当GPIO作为ADC采集电压的输入通道时，即用GPIO的”模拟输入“功能时，这是新号不经过肖特基二级管。

STM32的GPIO工作方式
支持４种输入模式：浮空输入、上拉输入、下拉输入、模拟输入
支持４种输出模式：开漏输出、开漏复用输出、推挽输出、推挽复用输出）（TIP：每个GPIO都可以自由编程，但IO口的寄存器必须按３２位字被访问）
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浮空输入：IO口的电平状态是不确定的，完全由外部输入确定，IO端的电平信号直接进入到数据寄存器。
上拉输入模式：IO口默认高电平，IO口电平可以被拉低，IO口信号直接进入数据寄存器。
下拉输入模式：IO口默认地电平，IO口电平可以被拉高，IO口信号直接进入数据寄存器。
模拟输入模式：IO端口的模拟信号直接模拟输入到片上外设模块。
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开漏输出模式：通过设置位设置/清除寄存器或者输出数据寄存器的值，途经N-MOS管，最终输出到I/O端口。设置输出的值为高电平的时候，N-MOS管处于关闭状态，但此时输出的高电平不由设置位设置/清除寄存器或者输出数据寄存器的值来决定，而由I/O端口外部的上拉或者下拉决定。当设置输出的值为低电平的时候，N-MOS管处于开启状态，此时I/O端口的电平就是低电平。类似于下图。

开漏复用输出模式：开漏输出模式很是类似，输出的高低电平来自片上外设的复用功能输出来决定。
开漏输出模式下，通过设置位设置/清除寄存器或者输出数据寄存器的值，途经N-MOS管，最终输出到I/O端口。当设置的输出信号是高电平时，此时N-MOS截止，P-MOS导通，VDD经P-MOS从IO口输出（推）。当设置的输出信号是低电平时，此时P-MOS截止，N-MOS导通，IO口电平经N－MOS管到低，故输出为低电平（挽）。