gpio管腳：一個io管腳，這個管腳可以有多個配置。在庫函數(shù)中用GPIO_Pin_1這樣的宏定義表示
gpio端口（gpio分組）：一組gpio管腳的信息。在庫函數(shù)中用宏定義GPIOA GPIOB等表示
1 gpio庫說明
庫文件名：stm32f4xx_gpio.c
文檔提示翻譯：
如何使用這個驅動
（1） 使用RCC_AHB1Periph
clockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOx, ENABLE)函數(shù)使能GPIO的AHB總線
時鐘。
（2） 使用GPIO_Init()函數(shù)對每個引腳進行四種可能的配置
《1》 輸入狀態(tài)：Floa
ting（浮空）, Pull-up（上拉）, Pull-down（下拉）
《2》 輸出狀態(tài)：Push-Pull （上拉下拉）(Pull-up（上拉）, Pull-down（下拉） or no Pull（不上拉也不下拉）)，Open Drain（開漏） (Pull-up（上拉）, Pull-down（下拉） or no Pull（不上拉也不下拉）)，在輸出模式，速度配置成2MHZ,25MHZ,50MHZ和100MHZ.
《3》 第二功能：上拉下拉和開漏
《4》 模擬：當一個管腳被用作ADC通道或者DAC輸出的時候，需要配置成此模式
（3） 外設的第二功能：
《1》 在ADC和DAC模式，使用GPIO_InitStruct->GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN把需要的管腳配置成模擬模式
《2》 對于其它的管腳（定時器，串口等）：
l 使用GPIO_PinAFConfig()函數(shù)把管腳和需要的第二功能進行連接
l 使用GPIO_InitStruct->GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF把需要的管腳配置成第二功能模式
l 通過成員變量GPIO_PuPd, GPIO_OType and GPIO_Speed選擇類型，上拉下拉和輸出速度
l 調(diào)用函數(shù)GPIO_Init()
（4） 在輸入模式，使用函數(shù)GPIO_ReadInputDataBit()得到配置好管腳的電平
（5） 在輸出模式，使用函數(shù)GPIO_SetBits()/GPIO_ResetBits()設置配置好IO的高低電平
（6） 在復位過程和剛剛復位后，第二功能是無效的，GPIO被配置成了輸入浮空模式（JTAG管腳除外）
（7） 當LSE
振蕩器關閉的時候，LSE振蕩器管腳OSC32_IN和OSC32_OUT可以作為通過IO來使用（分別用PC14和PC15表示）。LSE的優(yōu)先級高于GPIO函數(shù)
（8） 當HSE振蕩器關閉的時候，HSE振蕩器管腳OSC_IN和OSC_OUT可以作為通用IO（PH0，PH1）來使用。HSE的優(yōu)先級高于GPIO函數(shù)。
2 具體函數(shù)說明
初始化和配置相關函數(shù)
1． void GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef* GPIOx)
函數(shù)解釋：gpio的反初始化函數(shù)，該函數(shù)的作用是把GPIO相關的寄存器配置成上電復位后的默認狀態(tài)，在第一次初始化前或者不再使用某一個接口后可以調(diào)用該函數(shù)。
函數(shù)參數(shù)說明：GPIOx：gpio的分組，如GPIOA GPIOB GPIOC等的宏定義（這些宏定義在頭文件stm32f4xx.h中，由廠家寫好，我們直接使用即可）
2． void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef*GPIO_InitStruct)
函數(shù)解釋：gpio的初始化函數(shù)，該函數(shù)的作用是對io進行初始化。
函數(shù)參數(shù)說明：（1）GPIOx：gpio的分組，如GPIOA GPIOB GPIOC等的宏定義。
（2）GPIO_InitStruct：gpio的初始化相關結構體。該結構體里面的成員變量決定了我們具體的初始化參數(shù)。以下進行說明：
l GPIO_Pin：指定具體的IO腳，如GPIO_Pin_0 GPIO_Pin_1這樣的宏定義，這些宏由廠家寫好，我們直接使用即可。
l GPIO_Mode：指定gpio的模式，有以下四種模式：
GPIO_Mode_IN（輸入），GPIO_Mode_OUT（輸出），GPIO_Mode_AF（第二功能），GPIO_Mode_AN（模擬），可以直接使用這四種宏定義。
l GPIO_Speed：指定IO的最快翻轉速度，也就是當使用IO產(chǎn)生
頻率（如PWM）的最快速度。有以下四種速度的配置：
GPIO_Low_Speed （低速），GPIO_Medium_Speed（中等速度），GPIO_Fast_Speed（快速），GPIO_High_Speed（高速），可以直接使用這四種宏定義。
l GPIO_OType：指定選擇管腳的輸出類型，有以下兩種配置：
GPIO_OType_PP （推挽方式輸出）,GPIO_OType_OD（開漏方式輸出），可以直接使用這兩種宏定義。
Tips:
推挽輸出：
推挽輸出就是
單片機引腳可以直接輸出高電平電壓。低電平時接地，高電平時輸出
單片機
電源電壓。這種方式可以不接上拉電阻。但如果輸出端可能會接地的話，這個時候輸出高電平可能引發(fā)單片機運行不穩(wěn)定，甚至可能燒壞引腳。推挽方式的驅動力更大。
開漏輸出：
開漏輸出就是不輸出電壓，低電平時接地，高電平時不接地。如果外接
上拉電阻，則在輸出高電平時電壓會拉到
上拉電阻的電源電壓。這種方式適合在連接的外設電壓比單片機電壓低的時候。
l GPIO_PuPd。指定選擇管腳的上拉和下拉模式。有如下三種配置：
GPIO_PuPd_NOPULL（不上拉也不下拉），GPIO_PuPd_UP（上拉），GPIO_PuPd_DOWN（下拉）。Tips：這些都是IO的內(nèi)部上拉或者下拉模式，也可以接上拉和下拉電阻通過硬件進行外部上拉和外部下拉。
3． void GPIO_StructInit(GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
函數(shù)解釋：gpio結構體的初始化。對GPIO_InitStruct結構體進行默認配置
函數(shù)參數(shù)說明：GPIO_InitStruct，直接傳入該結構體的指針，在該函數(shù)內(nèi)會對結構體進行初始化。
4． void GPIO_PinLockConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
函數(shù)解釋：鎖定gpio的寄存器，鎖定的寄存器是GPIOx_MODER,GPIOx_OTYPER, GPIOx_OSPEEDR,GPIOx_PUPDR, GPIOx_AFRL and GPIOx_AFRH。在下一次復位前，被鎖定的管腳不能被修改。
函數(shù)參數(shù)說明：GPIOx：gpio的分組（如GPIOA,GPIOB等）。GPIO_Pin：具體的gpio管腳（如GPIO_Pin_0 GPIO_Pin_1這樣的宏定義）
GPIO的讀寫函數(shù)
1． uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_tGPIO_Pin)
函數(shù)解釋：讀取io輸入管腳的值
函數(shù)參數(shù)說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口；GPIO_Pin：具體的gpio管腳
函數(shù)返回值說明：輸入管腳的值Bit_SET（高電平） Bit_RESET（低電平）
2． uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx)
函數(shù)解釋：讀取輸入io數(shù)據(jù)，該函數(shù)用于讀取一個IO分組的所有數(shù)據(jù)
函數(shù)參數(shù)說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口
函數(shù)返回值說明：一個io端口的所有數(shù)據(jù) （輸入狀態(tài)）
3． uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_tGPIO_Pin)
函數(shù)解釋：讀取io輸出管腳的值
函數(shù)參數(shù)說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口；GPIO_Pin：具體的gpio管腳
函數(shù)返回值說明：輸出管腳的值Bit_SET（高電平） Bit_RESET（低電平）
4． uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx)
函數(shù)解釋：讀取輸出io分組/端口的值
函數(shù)參數(shù)說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口
函數(shù)返回值說明：一個io端口的所有數(shù)據(jù) （輸出狀態(tài)）
5． void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
函數(shù)解釋：對io管腳進行置位（輸出高電平）。這個函數(shù)使用GPIOx_BSRR寄存器來實現(xiàn)原子讀或者修改操作。在這種情況下，在讀和修改訪問時發(fā)生一個IRQ中斷是沒有危險的。
函數(shù)參數(shù)說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口；GPIO_Pin：具體的gpio管腳或者是io管腳的組合
6． void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
函數(shù)解釋：對io管腳進行復位（輸出低電平）。這個函數(shù)使用GPIOx_BSRR寄存器來實現(xiàn)原子讀或者修改操作。在這種情況下，在讀和修改訪問時發(fā)生一個IRQ中斷是沒有危險的。
函數(shù)參數(shù)說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口；GPIO_Pin：具體的gpio管腳或者是io管腳的組合
7． void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitActionBitVal)
函數(shù)解釋：對某一位進行寫入操作
函數(shù)參數(shù)說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口；GPIO_Pin：具體的gpio管腳；BitVal：寫入高電平或者低電平（Bit_RESET：寫入低電平 Bit_SET：寫入高電平）
8． void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal)
函數(shù)解釋：對gpio端口進行寫入操作，適用于對統(tǒng)一端口的多個管腳的寫入
函數(shù)參數(shù)說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口； BitVal：寫入高電平或者低電平（Bit_RESET：寫入低電平 Bit_SET：寫入高電平）
9． void GPIO_ToggleBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
函數(shù)解釋：翻轉指定的gpio口，也就是說，如果當前的io是低電平，則變成高電平，如果當前io是高電平，則變成低電平
函數(shù)參數(shù)說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口；GPIO_Pin：具體的gpio管腳。
Gpio復用功能配置函數(shù)
1． void GPIO_PinAFConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_PinSource,uint8_t GPIO_AF)
函數(shù)解釋：改變指定管腳的映射關系。即配置指定管腳的復用功能。
函數(shù)參數(shù)說明：GPIOx：gpio的分組/gpio端口；GPIO_PinSource：具體要配置成復用功能的管腳（如GPIO_Pin_0 GPIO_Pin_1這樣的宏定義）；GPIO_AF：選擇該管腳要使用的復用功能。有如下配置：（注意：復用功能的配置要和實際管腳支持的復用功能匹配）
GPIO_AF_RTC_50Hz: Connect RTC_50Hz pin toAF0 (default after reset)
GPIO_AF_MCO: Connect MCO pin (MCO1 and MCO2)to AF0 (default after reset)
GPIO_AF_TAMPER: Connect TAMPER pins(TAMPER_1 and TAMPER_2) to AF0 (default after reset)
GPIO_AF_SWJ: Connect SWJ pins (SWD andJTAG)to AF0 (default after reset)
GPIO_AF_TRACE: Connect TRACE pins to AF0(default after reset)
GPIO_AF_TIM1: Connect TIM1 pins to AF1
GPIO_AF_TIM2: Connect TIM2 pins to AF1
GPIO_AF_TIM3: Connect TIM3 pins to AF2
GPIO_AF_TIM4: Connect TIM4 pins to AF2
GPIO_AF_TIM5: Connect TIM5 pins to AF2
GPIO_AF_TIM8: Connect TIM8 pins to AF3
GPIO_AF_TIM9: Connect TIM9 pins to AF3
GPIO_AF_TIM10: Connect TIM10 pins to AF3
GPIO_AF_TIM11: Connect TIM11 pins to AF3
GPIO_AF_I2C1: Connect I2C1 pins to AF4
GPIO_AF_I2C2: Connect I2C2 pins to AF4
GPIO_AF_I2C3: Connect I2C3 pins to AF4
GPIO_AF_SPI1: Connect SPI1 pins to AF5
GPIO_AF_SPI2: Connect SPI2/I2S2 pins to AF5
GPIO_AF_SPI4: Connect SPI4 pins to AF5
GPIO_AF_SPI5: Connect SPI5 pins to AF5
GPIO_AF_SPI6: Connect SPI6 pins to AF5
GPIO_AF_SAI1: Connect SAI1 pins to AF6 forSTM32F42xxx/43xxx devices.
GPIO_AF_SPI3: Connect SPI3/I2S3 pins to AF6
GPIO_AF_I2S3ext: Connect I2S3ext pins toAF7
GPIO_AF_USART1: Connect USART1 pins to AF7
GPIO_AF_USART2: Connect USART2 pins to AF7
GPIO_AF_USART3: Connect USART3 pins to AF7
GPIO_AF_UART4: Connect UART4 pins to AF8
GPIO_AF_UART5: Connect UART5 pins to AF8
GPIO_AF_USART6: Connect USART6 pins to AF8
GPIO_AF_UART7: Connect UART7 pins to AF8
GPIO_AF_UART8: Connect UART8 pins to AF8
GPIO_AF_CAN1: Connect CAN1 pins to AF9
GPIO_AF_CAN2: Connect CAN2 pins to AF9
GPIO_AF_TIM12: Connect TIM12 pins to AF9
GPIO_AF_TIM13: Connect TIM13 pins to AF9
GPIO_AF_TIM14: Connect TIM14 pins to AF9
GPIO_AF_OTG_FS: Connect OTG_FS pins to AF10
GPIO_AF_OTG_HS: Connect OTG_HS pins to AF10
GPIO_AF_ETH: Connect ETHERNET pins to AF11
GPIO_AF_FSMC: Connect FSMC pins to AF12
GPIO_AF_FMC: Connect FMC pins to AF12 forSTM32F42xxx/43xxx devices.
GPIO_AF_OTG_HS_FS: Connect OTG HS(configured in FS) pins to AF12
GPIO_AF_SDIO: Connect SDIO pins to AF12
GPIO_AF_DCMI: Connect DCMI pins to AF13
GPIO_AF_LTDC: Connect LTDC pins to AF14 forSTM32F429xx/439xx devices.
GPIO_AF_EVENTOUT: Connect EVENTOUT pins toAF15
代碼示例：
示例一：把gpioa6配置成輸出管腳，并配置成高電平
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin= GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode= GPIO_Mode_OUT;
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd= GPIO_PuPd_UP;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);
示例二：把gpioe4配置成輸入
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE,ENABLE);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin= GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IN;
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd= GPIO_PuPd_UP;
GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);
示例三：配置復用功能 PA9 PA10 配置成串口1的收發(fā)接口
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);//使能GPIOA時鐘
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//使能USART1時鐘
//串口1對應引腳復用映射
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1);//GPIOA9復用為USART1
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);//GPIOA10復用為USART1
//USART1端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10; //GPIOA9與GPIOA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AF;//復用功能
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz; //速度50MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_OType= GPIO_OType_PP; //推挽復用輸出
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd= GPIO_PuPd_UP; //上拉
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//初始化PA9，PA10
對于GPIO口的模式，來個圖形詳細講解
浮空輸入_IN_FLOATING
帶上拉輸入_IPU
帶下拉輸入_IPD
模擬輸入_AIN
開漏輸出_OUT_OD
推挽輸出_OUT_PP
開漏復用輸出_AF_OD
推挽復用輸出_AF_PP
以下是八種模式的工作原理：
一.GPIO浮空輸入_IN_FLOATING模式工作原理：
以上截圖就是浮空輸入模式的原理圖，圖中陰影的部分在浮空輸入模式下是處于不工作狀態(tài)的，尤其是下半部分的輸出電路，實際上這時的輸出電路與輸入的端口處于隔離狀態(tài)。
二.GPIO帶上拉輸入_IPU 模式工作原理：
上圖是STM32的GPIO帶上拉輸入模式的原理圖。
與前面介紹的浮空輸入模式相比，僅僅是在數(shù)據(jù)通道上面，接入了一個上拉電阻，根據(jù)STM32的數(shù)據(jù)手冊，這個上拉電阻阻值介于30K~50K 歐姆。同樣，CPU可以隨時在“輸入數(shù)據(jù)寄存器”的另一端，通過內(nèi)部的數(shù)據(jù)總線讀出I/O 端口的電平變化的狀態(tài)。
三.GPIO帶下拉輸入_IPD 模式工作原理：
對于輸入下拉模式的輸入，是在數(shù)據(jù)通道的下部，接入了一個下拉電阻。
根據(jù)STM32的數(shù)據(jù)手冊，這個下拉電阻阻值也是介于30K~50K 歐姆。
對于要加上拉或下拉電阻：
1.當作單片機作為輸入時，假設我們直接在IO端口接一個按鍵到地（或電源）。
因為按鍵按，于不按管腳都是懸空的。單片機就很難檢測按鍵是否按下。
所以人為的接一個上拉（或下拉）。以確定未按下的時候IO輸入電平的狀態(tài)
2.可以提高芯片的抗干擾能
四、GPIO模擬輸入_AIN 模式工作原理：
如果把STM32配置為模擬輸入模式時，工作原理就比較簡單了，信號從左邊編號為1 的端口進從右邊編號為2的一端直接進入STM32單片機的AD模塊。
細心的朋友可以看到數(shù)據(jù)通道中上拉、下拉電阻和施密特觸發(fā)器，這時均處于關斷的狀態(tài)，“輸入數(shù)據(jù)寄存器”就不能反映IO端口上的電平變化的狀態(tài)了，換句話說，也就是在模擬輸入狀態(tài)下，CPU不能通過“輸入數(shù)據(jù)寄存器”讀到IO端口變化的數(shù)據(jù)了。
以上分析的是GPIO模塊IO引腳的輸入模式的工作原理，下面介紹一下GPIO輸出模式的工作原理
五、GPIO開漏輸出_OUT_OD 模式工作原理
上圖是GPIO開漏輸出模式的工作原理圖
當CPU 在編號1 端通過“位設置/ 清除寄存器”或“輸出數(shù)據(jù)寄存器”寫入數(shù)據(jù)后
該數(shù)據(jù)位將通過編號2的輸出控制電路傳送到編號4 的I/O端口。
如果CPU 寫入的是邏輯“1 ”，則編號3 的N-MOS管將處于關閉狀態(tài)
此時I/O 端口的電平將由外部的上拉電阻決定
如果CPU 寫入的是邏輯“0 ”，則編號3的N-MOS管將處于開啟狀態(tài)
此時I/O端口的電平被編號3 的N-MOS管拉到了“地”的零電位。
在圖中的上半部，施密特觸發(fā)器處于開啟狀態(tài)
這意味著CPU 可以在“輸入數(shù)據(jù)寄存器”的另一端，隨時可以監(jiān)控I/O端口的狀態(tài)
通過這個特性，還可以實現(xiàn)了虛擬的I/O端口雙向通信：假如CPU 輸出邏輯“1 ”
由于編號3 的N-MOS管處于關閉狀態(tài)，I/O 端口的電平將完全由外部電路決定
因此，CPU 可以在“輸入數(shù)據(jù)寄存器”讀到外部電路的信號，而不是它自己輸出的邏輯“1 ”
六、GPIO推挽輸出_OUT_PP模式工作原理
GPIO的推挽輸出模式是在開漏輸出模式的基礎上，在“輸出控制電路”之后，增加了一個P-MOS管
當CPU輸出邏輯“1 ”時，編號3 處的P-MOS管導通，而下方的N-MOS管截止，達到輸出高電平的目的
當CPU輸出邏輯“0 ”時，編號3 處的P-MOS管截止，而下方的N-MOS管導通，達到輸出低電平的目的
在這個模式下，CPU 仍然可以從“輸入數(shù)據(jù)寄存器”讀到該IO端口電壓變化的信號
七、GPIO開漏復用輸出_AF_OD模式工作原理
GPIO的開漏復用輸出模式與開漏輸出模式的工作原理基本相同
不同的是編號為2 的輸入的源不同，它是和復用功能的輸出端相連
此時的“輸出數(shù)據(jù)寄存器”被輸出通道給斷開了。
從上面的這個圖，我們還可以看到CPU同樣可以從“輸入數(shù)據(jù)寄存器”讀取到外部IO端口變化的電平信號。
八、GPIO推挽復用輸出_AF_PP模式工作原理
最后介紹一下GPIO推挽復用輸出模式的工作原理
編號2“輸出控制電路” 輸入是與復用功能的輸出端相連
此時“輸出數(shù)據(jù)寄存器”被從輸出通道斷開了，片上外設的輸出信號直接與“輸出控制電路”的輸入端想連接。
我們將GPIO配置成復用輸出功能后，假如相應的外設模塊沒有被激活，那么此時IO端口的輸出將不確定。
其它部分原理與前面敘述的模式一樣，包括對“輸入數(shù)據(jù)寄存器”的讀取方式也是一樣的。
4輸入 + 2 輸出 + 2 復用輸出，一共是8種模式
圖形結合文字講解完畢，希望對于stm32單片機新手學習有所幫助
聲明：本內(nèi)容為作者獨立觀點，不代表電子星球立場。未經(jīng)允許不得轉載。授權事宜與稿件投訴，請聯(lián)系：editor@netbroad.com
