32单片机——GPIO的工作模式
1、GPIO
GPIO（General Purpose Input Output，通用输入输出端口）是控制或者采集外部器件的信息的外设，即负责输入输出。它按组分配，每组16个IO口，组数视芯片而定。STM32F103ZET6芯片是144脚的芯片，具有GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD、GPIOE、GPIOF和GPIOG七组GPIO口，共有 112个IO口可供我们编程使用。
这里重点说一下STM32F103的IO电平兼容性问题，STM32F103的绝大部分IO口，都兼容5V，至于到底哪些是兼容5V的，请看STM32F103xE的数据手册（注意是数据手册，不是中文参考手册），见表5大容量STM32F103xx引脚定义，凡是有FT标志的，都是兼容5V 电平的IO 口， 可以直接接5V的外设（注意：如果引脚设置的是模拟输入模式，则不能接5V！)，凡是不带FT标志的，就建议大家不要接5V了，可能烧坏MCU
2、GPIO工作模式
输入模式：输入浮空、输入上拉、输入下拉、模拟功能
输出模式：开漏输出、推挽输出、开漏式复用功能、推挽式复用功能
3、GPIO的基本结构
如上图所示，可以看到右边只有I/O引脚，这个I/O引脚就是我们可以看到的芯片实物的引脚，其他部分都是GPIO的内部结构
（1）保护二极管
保护二极管共有两个，用于保护引脚外部过高或过低的电压输入
当引脚输入电压高于VDD时，上面的二极管导通；当引脚输入电压低于VSS时，下面的二极管导通，从而使输入芯片内部的电压处于比较稳定的值
虽然有二极管的保护，但这样的保护却很有限，大电压大电流的接入很容易烧坏芯片
（2）上拉、下拉电阻
I/O引脚为高阻态时使用，阻值大概在30~50K欧之间，可以通过上、下两个对应的开关控制，这两个开关由寄存器控制
没有外部的上、下拉电压，引脚的电平由引脚内部上、下拉决定。开启内部上拉电阻工作，引脚电平为高；开启内部下拉电阻工作， 则引脚电平为低；内部上、下拉电阻都不开启，这种情况是浮空模式
（3）施密特触发器
就是一种整形电路，可以将非标准方波整形成方波
特点：当输入电压高于正向阈值电压，输出为高；当输入电压低于负向阈值电压，输出为低；当输入在正负向阈值电压之间，输出不改变
（4）P-MOS管和N-MOS管
控制GPIO的开漏输出和推挽输出两种模式
开漏输出：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
推挽输出：这两只对称的MOS管每次只有一 只导通，所以导通损耗小、效率高
3.1 输入浮空
上拉/下拉电阻为断开状态，施密特触发器打开，双MOS管不导通
3.2 输入上拉
上拉电阻导通，下拉电阻断开，施密特触发器打开，双MOS管不导通
3.3 输入下拉
上拉电阻断开，下拉电阻导通，施密特触发器打开，双MOS管不导通
3.4 模拟功能
上/下拉电阻断开，施密特触发器关闭，双MOS管也关闭
3.5 开漏输出
上/下拉电阻断开，施密特触发器打开，P-MOS始终不导通
往ODR对应位写0，N-MOS管导通----0；写1，N-MOS管不导通----高阻态
3.6 推挽输出
上/下拉电阻断开，施密特触发器打开
往ODR对应位写1，P-MOS管导通----输出1
往ODR对应位写0，N-MOS管导通----输出0
3.7 开漏式复用功能
上/下拉电阻断开，施密特触发器打开，P-MOS始终不导通
往ODR对应位写0，N-MOS管导通----0；写1，N-MOS管不导通----高阻态
特点：
1、不能输出高电平，必须有外部上拉才能输出高电平
2、由其他外设控制输出
3.8 推挽式复用功能
上/下拉电阻断开，施密特触发器打开
往ODR对应位写1，P-MOS管导通----输出1
往ODR对应位写0，N-MOS管导通----输出0
