GPIO -- General Purpose Input Output （通用输入/输出）简称为GPIO， GPIO在每一款单片机中的地位都是至关重要的。 下面说一下它的工作原理。 我用的是MINISTM32F103RCT6这款单片机。

1.1 GPIO工作方式
工作方式：（4输入、4输出），三种最大翻转速度 

3种最大翻转速度

2MHz
10MHz

50MHz

4种输入方式：
1， 输入浮空模式：CPU可以读输入数据寄存器里面的数据。输入电平经过TTL施密特触发器到输入数据寄存器，
这时上拉下拉电阻都是没接通的。
2， 输入上拉模式：和输入浮空差不多， 唯一的区别就是电平输入的时候加了一个上拉电阻。
3， 输入下拉模式：电平输入的时候加了一个下拉电阻。
4， 模拟模式：TTL施密特触发器是截止的（ 前面三个都是接通的）， 注意此刻输入量并不是高低电平， 

而是0-3V电压； 并且上拉下拉电阻都是没有接通的。
注意：输入模式数据都是输入到输入数据寄存器中， 然后CPU直接读输入数据寄存器中。

ps：上图是盗的。。。

4种输出方式：
1， 开漏输出模式：输出电平通过 位设置/清除寄存器 映射到 输出数据寄存器 然后通过输出控制电路， 如果输出的是1（高电平）那么N-MOS管是关闭的， 实际输出电平是由I/O外部的上拉/下拉电阻控制的。 并且此时CPU可以读输出的电平， 但是因为输出1的时候实际输出电平是由I/O口外部上拉/下拉决定的， 所以此时读入的可能不是1。 但是如果输出的是0那么N-MOS管是开启的，此时电平被拉到VSS， 此时I/O口输出的也就是低电平； 并且可以通过CPU输入数据寄存器来读取。
2， 开漏复用输出模式：与开漏输出模式唯一的区别就是来源， 开漏复用输出模式的电平来源是来自于片上外设模块。
3， 推挽输出模式：与开漏输出模式前面都是一样的， 但是当输出1时， N-MOS管是关闭的，P-MOS管开启； 所以输出为1.
当输出为0时， P-MOS管关闭， N-MOS管开启； 输出为0；
4， 复用推挽输出模式：与推挽输出模式的唯一区别就是来源， 复用推挽输出模式的来源是片上外设模块。
学习的时候可以将第一种输出模式和第二种输出模式放一块， 第三种输出模式和第四种输出模式放一块。

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。
复位后， JTAG引脚被置于输入上拉或者下拉模式：
PA15：JTDI置于上拉模式
PA14：JTCK置于下拉模式
PA13：JTMS置于上拉模式
PB4：JNTRST置于上拉模式

推挽输出和开漏输出区别：
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)

1.2GPIO端口寄存器包括
两个32位配置寄存器（GPIOx_CRL, GPIOx_CRH）
两个32位数据寄存器（GPIOx_IDR和GPIOx_ODR）
一个32位置位/复位寄存器（GPIOx_BRR）
一个16位复位寄存器（GPIOx_BSRR）
一个32位锁定寄存器（GPIOx_LCKR）, (不常用)
每个I/O端口可以自由编程， 然而I/O端口寄存器必须按32位字被访问（不允许半字或字节访问）。

1.2.1端口配置高/低寄存器（GPIOx_CRH, GPIOx_CRL）
stm32 GPIO_CRH是32位的寄存器， 但是配置每一个I/O口需要4位，也就是一个寄存器可以控制8个I/O口， 但是每一组I/O有16位所以需要两个32位寄存器（还有GPIO_CRL）, CRH控制高16位， CRL控制低16位寄存器。
每个I/O由4位决定其是 输入还是输出 并且是什么模式。 将这4位分为两组：CNFy[1:0] 和 MOEDy[1:0]
MODEy[1:0]
00：输入模式（复位后的状态）
01：输出模式（最大速度10MHz）
10：输出模式（最大速度2MHz）
11：输出模式（最大数据50MHz）
CNFy[1:0]：
在输入模式
00：模拟输入模式
01：浮空输入模式
10：上拉/下拉输入模式
11：保留
在输出模式
00：通用推挽输出模式
01：通用开漏输出模式
10：复用功能推挽输出模式
11：复用功能开漏输出模式


1.2.3端口输入数据寄存器（GPIOx_IDR）
高16位保留， 低16位每一位控制一个I/O口。如果为 1 就是高电平， 为 0 就是低电平。


1.2.4端口输出数据寄存器（GPIO_ODR）
与IDR寄存器对应（相反）， 高16位保留， 低16位每一位控制一个I/O口。如果为 1 就是输出高电平， 为 0 就是输出低电平。但是ODR寄存器还有一个作用：就是在输入模式下设置到底是上拉还是下拉。前面的CRH/CRL寄存器中当MODEy为 00 时（即输入模式）， CNFy为 10 （即上拉/下拉输入模式）时，由
ODR确定到底是上拉还是下拉。将对应的ODR寄存器的位设置为 1 代表上拉， 设置为 0 代表下拉。


1.2.5端口位设置/清除寄存器（GPIOx_BSRR）
它是一个 32 位寄存器， 如果使用它的低 16 位（BSy）， 那么每一位的含义为：
0：对对应的ODRy位不产生影响。
1：设置对应的ODRy位为1.
也就是说这个寄存器是用来控制ODR寄存器的， 如果低 16 位某些位为 1， 就是说ODRy寄存器对应的也为 1。但是为 0 时不产生影响， 但是如果是ODR寄存器设置为 0 那么就会输出低电平。这有什么好处呢？ 在实时系统中， 如果要设置ODR寄存器， 首先要读入ODR寄存器的值， 然后赋一个值，然后达到控制电平的目的， 如果只是要设置高电平的话， 如果是使用BSRR寄存器就可以直接赋值为 1 了， 这样就简单了很多 ^_^。
如果使用的是高 16 位（BRy）的话， 那么每一位含义：
0：对对应的ODRy位不产生影响。
1：清除对应的ODRy位为0。 也就是输出低电平
这样一来就可以设置整个的ODR寄存器的， 如果要输出高电平控制（BSy）， 如果要输出低电平控制（BRy） ^-^
注意：如果同时设置了BSy和BRy的对应位， BSy位起作用。


1.2.6端口位清除寄存器（GPIOx_BRR）
BRR寄存器其实作用和BSRR的高 16 位作用是一致的。
所以通常BSRR寄存器用低 16 位， 然后用BRR寄存器来实现BSRR高 16 位的功能。

stm32引脚功能说明
stm32大部分端口都具有复用功能， 也就是说可以作为通用I/O还可以作为一些外设接口。
复用作用：最大限度的利用端口资源。
重映射功能：将某些端口的功能映射到其他端口。
所有I/O口都可以作为中断输入。像51只能有两个I/O可作为中断输入。-_-