11. 通用输入输出（GPIO)

11.1. 模块介绍

每组 GPIO 端口有四个 32 位配置寄存器(GPIOx_MODE,GPIOx_OTYPE, GPIOx_OSPEED and GPIOx_PUPD)，两个 32 位数据寄存器(GPIOx_IDAT and GPIOx_ODAT)，一个 32 位置位/复位寄存器(GPIOx_BSR)和一个 32 位翻转寄存器(GPIOx_TGL)。另外，所有 GPIO 有两个复用功能选择寄存器(GPIOx_AFRH and GPIOx_AFRL)。

注：GPIOx 中的 x 表示 GPIO 组数。

11.2. 功能特点

• 输出状态：推挽或开漏(上下拉）

• 输出寄存器状态值(GPIOx_ODAT) 或者复用功能输出

• 输入状态：浮空、上下拉、模拟

• 输入数据到数据寄存器(GPIOx_IDAT) 或复用功能输入

• 独立置位/复位/翻转 IO 状态(GPIOx_ BSR、GPIOx_TGL)

• 模拟功能

• 复用功能(开漏或推挽、上拉或下拉）

11.3. 功能说明

GPIO 的每一个端口可以通过软件独立配置成下面状态

• 输入浮空

• 输入上拉

• 输入下拉

• 模拟功能

• 开漏输出(上拉或下拉）

• 推挽输出

• 复用功能(开漏或推挽、上拉或下拉）

11.3.1. 通用 IO（GPIO）

复位期间和刚复位后，复用功能未开启，IO 端口被配置成浮空输入模式。

当作为输出配置时，写到输出数据寄存器上的值（GPIOx_ ODAT）输出到相应的 IO 引脚。可以以推挽或开漏模式使用输出驱动器。

输入数据寄存器（GPIOx_ IDAT）在每个 APB 时钟周期捕捉 IO 引脚上的数据。所有 GPIO 引脚有一个内部弱上拉，当配置为输入时，它们可以被激活也可以被断开。

11.3.2. 单独的位操作

当对 GPIOx_ ODAT 的个别位编程时，软件不需要禁止中断：在单次 APB 写操作里，可以只更改一个或多个位。只需要通过对“置位/复位寄存器”（GPIOx_BSR）或“取反寄存器”（GPIOx_TGL）中想要更改的位写“1”来实现。没被选择的位将不被更改。

11.3.3. 复用功能（AF）

芯片 IO 引脚通过多路选择器连接到片内外设，每个 IO 上同一时刻只能选通一个复用功能。每个 IO引脚有一个 2 输入的多路选择器连接到复用功能（AF0~AF1），通过配置 GPIOx_AFRH/L 选择功能。如果把端口配置成复用输出功能，则引脚和输出寄存器断开，并和片上外设的输出信号连接。如果软件把一个 GPIO 脚配置成复用输出功能，但是外设没有被激活，它的输出将不确定。

11.3.4. 输入配置

当 IO 端口配置为输入时

• 输出缓存器被禁止

• 施密特触发输入被激活

• 根据输入配置（上拉、下拉或浮空）的不同，弱上拉和下拉电阻被连接

• 出现在 IO 脚上的数据在每个 APB 时钟被采样到输入数据寄存器

• 对输入数据寄存器的读访问可得到 IO 状态

11.3.5. 输出配置

当 IO 端口被配置为输出时

• 输出缓冲器被激活

开漏模式：输出寄存器上的“0”激活 N-MOS，而输出寄存器上的“1”将端口置于高阻态（P-MOS 从不被激活）推挽模式：输出寄存器上的“0”激活 N-MOS，而输出寄存器上的“1”将激活 P-MOS。

• 施密特触发输入被激活

• 弱上拉和下拉电阻被禁止

• 出现在 IO 脚上的数据在每个 APB 时钟被采样到输入数据寄存器

• 在开漏模式时，对输入数据寄存器的读访问可得到 IO 状态

• 在推挽模式时，对输出数据寄存器的读访问得到最后一次写的值

11.3.6. 模拟输入配置

当 IO 端口被配置为模拟输入配置时

• 输出缓存器被禁止

• 禁止施密特触发输入，实现了每个模拟 IO 引脚上的零消耗。施密特触发输出值被强制为“0”

• 弱上拉和下拉电阻被禁止

• 读取输入数据寄存器时数值为“0”

11.3.7. 复用功能配置

对 IO 端口进行编程作为复用功能时

• 在开漏或推挽式配置中，输出缓冲器被打开

• 内置外设的信号驱动输出缓冲器 (复用功能输出)

• 施密特触发输入被激活

• 弱上拉和下拉电阻被禁止

• 在每个 APB 时钟周期，出现在 IO 脚上的数据被采样到输入数据寄存器

• 开漏模式时，读输入数据寄存器时可得到 IO 口状态

• 在推挽模式时，读输出数据寄存器时可得到最后一次写的值

11.4. 模块框图