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一、GPIO外设的概述
1.GPIO的概念
GPIO（General Purpose Input/Output）外设是微控制器中最基本且最通用的接口，用于与外部设备进行交互。GPIO引脚的核心功能是作为通用的数字输入或输出，可以通过软件配置为多种工作模式，以满足不同的应用需求，GPIO引脚需要和外设连接在一起的，就可以和外设实现通信以及采集数据等功能。
2.GPIO的定义
指的是对芯片的某个引脚进行高低电平的输出，以及可以去检测某个引脚的电平状态。一般电平采用都是TTL电平信号，TTL电平信号规定：+5V等价于逻辑"1"，0V等价于逻辑"0"。
电平其实有一个电平范围：>2.4V就表示高电平，<0.4V就表示低电平。
3.引脚的布局
电源引脚 ：VCC、VDD、VSS、VDDA、VSSA、VREF+等属于电源引脚
晶振引脚 ：PC14、PC15、PH0、PH1就属于晶振引脚，也可以作为其他的功能使用
复位引脚 ：NRST属于复位引脚
BOOT引脚 ：BOOT0是专用引脚，BOOT1就属于功能引脚 （设置芯片的自举模式）
GPIO引脚 ：芯片一共有144引脚，但是GPIO引脚有114个
下载引脚 ：PA13、PA14、PB3、PB4等都属于下载引脚（JTAG、SWD）
4.引脚的命名
一般IO口的命名是由P(Pin)开头，分为很多组(端口)，以字母AH来命名，每个组(端口)有16个引脚，引脚的编号为015，所以如端口A引脚范围： PA0 ~ PA15 端口B引脚范围：PB0~PB15...
51单片机也有IO口，一般8051有40个引脚，其中有1个复位引脚，2个晶振引脚，2个电源引脚，3个存储选择引脚，剩下的32个引脚作为IO口，8051也把32个IO口进行分组，分为4个端口，每个端口有8个引脚，端口是以数字03进行区分，每个端口的8个引脚是以数字07进行区分，比如 P00 ~ P07 P10 ~ P17 P20 ~ P27 P30 ~ P37
5.引脚的功能
需要注意：芯片的引脚有很多的功能，一般默认的功能都是作为GPIO（输入输出），但是引脚也有其他的功能，被称为"第二功能"，只有在使用ADC通道和DAC需要把引脚设置模拟模式，其他情况下想要把引脚当做别的功能使用，需要把引脚设置复用模式。注意:如果想要了解引脚的功能,应该查阅芯片的数据手册!!!
注意:引脚在芯片复位之后的默认功能一般都是GPIO功能,但是并不绝对,所以用户在使用后任何一个引脚的时候都应该查阅芯片数据手册.
二、GPIO外设的使用
想要学习硬件开发，一般都是从点亮LED开始，主要是以基础外设作为入门，掌握外设的控制流程。
(1)查看原理图，找到控制发光二极管的芯片的IO口，LED0 -- PF9引脚，其他引脚类似！！
(2)分析原理图，理解硬件的控制原理（复杂外设还需要结合数据手册），输出低电平就亮
(3)程序设计，根据ST公司提供的函数库（标准外设库+HAL库）的帮助手册学习开发流程
请问：能否根据ST公司提供的外设的初始化和配置的流程，完成外设的初始化和配置，就是能不能写代码？ 回答：写不出来 ST公司也怕你写不出来，所以ST公司帮用户写了每个外设的代码。
三、GPIO外设的细节分析
(1)定义GPIO外设的和初始化相关的结构体变量，结构体类型是定义在stm32f4xx_gpio.h
(2)想要使用GPIO外设，必须提前打开GPIO端口外设时钟，需要使用ST提供的函数，如：
打开外设时钟的原因：因为STM32属于低功耗的MCU，而为了降低功耗，所以STM32的MCU在复位之后默认会关闭绝大多数的外设的时钟，所以用户想要使用MCU内部的某个外设，就必须打开该外设的时钟（clock）。
想要控制硬件，必须控制硬件的寄存器，而从数字电路的角度讲，寄存器的作用是用于暂存一组二进制数据，比如32bit的寄存器可以暂存32bit的数据，原因就是寄存器内部是由一组触发器级联组成的，触发器可以暂存1bit数据（0 or 1），而触发器在数字电路属于时序逻辑电路。
时钟相当于外设的开关，不打开时钟，则晶振产生的振荡信号就无法输入到MCU内部的外设中，则没有时钟信号，触发器无法触发，则触发器无法锁存数据，而寄存器是由N个触发器组成，所以寄存器就无法工作，而控制硬件，必须通过寄存器实现。
STM32的MCU内部有很多外设，每个外设的作用和性能都各不相同，ST公司为了降低芯片功耗，把不同性能的外设挂载在不同性能的总线上，需要掌握3条总线：AHB高级高性能总线（总线频率是168MHZ）、APB1高级外设总线（总线频率是42MHZ）、APB2高级外设总线（总线频率是84MHZ）。
而MCU内部的外设的性能不同，所以就需要把外设挂载到对应的总线，利用总线对外设进行控制。
总线和外设的关系就相当于高速公路和汽车的关系，高速公路一般分为快慢车道，每个车道的车速不同，如果汽车的性能较低，则在慢车道行驶，如果汽车的性能较强，则在快车道行驶。
(3)打开GPIO外设的时钟之后，可以对GPIO外设的初始化结构体中的成员进行赋值，如：
设置GPIO引脚的编号
设置GPIO引脚的模式
设置GPIO引脚的输出类型
设置GPIO引脚的内部电阻
设置GPIO引脚的输出速度
输出速度指的是引脚电平的翻转速度，如果选择高速，则会增加功耗和噪声，如果不知道选择哪种，则选择高速即可。
(4)设置好了GPIO结构体的各个成员的值，需要把结构体中的值写入到GPIO端口寄存器！
