F1系列GPIO

GPIO基本结构、工作方式

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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过高、过低的电压输入。当引脚电压高于VDD时，上方的二极管导通；当引脚电压低于VSS时，下方的二极管导通，防止不正常电压引入芯片导致芯片烧毁。但是尽管如此，还是不能直接外接大功率器件，须加大功率及隔离电路驱动，防止烧坏芯片或者外接器件无法正常工作。

P-MOS管和N-MOS管：由P-MOS管和N-MOS管组成的单元电路使得GPIO具有“推挽输出”和“开漏输出”的模式。这里的电路会在下面很详细地分析到。

TTL肖特基触发器：信号经过触发器后，模拟信号转化为0和1的数字信号。但是，当GPIO引脚作为ADC采集电压的输入通道时，用其“模拟输入”功能，此时信号不再经过触发器进行TTL电平转换。ADC外设要采集到的原始的模拟信号。

这里需要注意的是，在查看《STM32中文参考手册V10》中的GPIO的表格时，会看到有“FT”一列，这代表着这个GPIO口时兼容3.3V和5V的；如果没有标注“FT”，就代表着不兼容5V。

4种输入模式 :

GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入
GPIO_Mode_IPU 上拉输入
GPIO_Mode_IPD 下拉输入
GPIO_Mode_AIN 模拟输入

4种输出模式 :

GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出
GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出
GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出
GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出

GPIO还支持三种最大翻转速度（2MHz、10MHz、50MHz）。

每个I/O口可以自由编程，但I/O口寄存器必须按32位字被访问。

浮空输入

VDD和VSS 关闭，输入电平由外部决定

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上拉输入

在无信号输入的情况下，由上拉电阻拉高输入电平

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模拟输入

模拟输入模式下，I/O端口的模拟信号（电压信号，而非电平信号）直接模拟输入到片上外设模块，比如ADC模块等等。

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开漏输出

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。
当设置输出的值为高电平的时候，N-MOS管处于关闭状态，此时I/O端口的电平就不会由输出的高低电平决定，而是由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。同时，I/O端口的电平也可以通过输入电路进行读取

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复用开漏输出

只是输出的高低电平的来源，不是让CPU直接写输出数据寄存器，取而代之利用片上外设模块的复用功能输出来决定的。

推挽输出

推挽输出模式下，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P-MOS管和N-MOS管，最终输出到I/O端口。这里要注意P-MOS管和N-MOS管，当设置输出的值为高电平的时候，P-MOS管处于开启状态，N-MOS管处于关闭状态，此时I/O端口的电平就由P-MOS管决定：高电平；当设置输出的值为低电平的时候，P-MOS管处于关闭状态，N-MOS管处于开启状态，此时I/O端口的电平就由N-MOS管决定：低电平。同时，I/O端口的电平也可以通过输入电路进行读取；注意，此时I/O端口的电平一定是输出的电平。

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GPIO寄存器

每个GPI/O端口有

一个高16位配置寄存器（GPIOx_CRH）
一个低16位配置寄存器（GPIOx_CRH） 
一个端口输入数据寄存器（GPIOx_IDR） 
一个端口输出数据寄存器（GPIOx_ODR） 
一个32位置位/复位寄存器(GPIOx_BSRR)
一个16位复位寄存器(GPIOx_BRR)
一个32位锁定寄存器(GPIOx_LCKR)

1、配置寄存器 CRL

配置io口的模式。比如 SDA_IN() 为 PB7，则设置CRL低16位配置寄存器清零 0X0FFFFFFF。再根据配置模式设置8<<28

#define SDA_IN() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)8<<28;} //PB7输入模式
#define SDA_OUT() {GPIOB->CRL&=0X0FFFFFFF;GPIOB->CRL|=(u32)3<<28;} //PB7输出模式

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