STM32F103C8T6--深入GPIO

STM32 的 GPIO（General-Purpose Input/Output）即通用输入输出端口，是微控制器与外部世界交互的基础接口。通过 GPIO，可实现数字信号的读取（如按键输入）、输出（如 LED 控制），或配置为特殊功能（如 I2C、SPI 通信）。

GPIO 并非单一引脚，而是由 "引脚 + 配套电路 + 寄存器" 组成的最小功能模块。其硬件结构决定了它能实现输入和输出两种核心功能。

GPIO基本结构

I/O端口基本结构

8种输入输出模式

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typedef enum
{ GPIO_Mode_AIN = 0x0,
  GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04,
  GPIO_Mode_IPD = 0x28,
  GPIO_Mode_IPU = 0x48,
  GPIO_Mode_Out_OD = 0x14,
  GPIO_Mode_Out_PP = 0x10,
  GPIO_Mode_AF_OD = 0x1C,
  GPIO_Mode_AF_PP = 0x18
}GPIOMode_TypeDef;

保护电路

最右侧保护电路，当I/O pin输入电压高于上方VDD，保护二极管导通，把电流引入电源网络，低于下方VSS时，虽然二极管向上，但是波动电压实际是引入VSS进入GND。

对于5V容忍引脚，上分VDD从3.3V变为5V。下方FT为5V容忍标记。

输出电路

推挽输出（Push-Pull）：输出控制P-MOS导通，VDD输出3.3V，输出控制N-MOS导通，接地0V

开漏输出（Open-Drain）：只能控制N-MOS的导通，N-MOS关闭则断路，仅能拉低电平，需要外接上拉电阻才能输出高电平，或者当做地端使用。

复用开漏输出（Alternate Function Open-Drain）：片上外设控制。

复用推挽输出（Alternate Function Push-Pull）：片上外设控制。

输入电路

施密特触发器（Schmitt trigger）：用于处理波动，只要大于施密特上限就转为高电平判定，只要低于施密特下限才转换为低电平判定，中间状态不改变判定。

模拟输入（Analog Input Mode）：在这种模式下，引脚用于接收模拟信号（例如传感器输出的电压值），不经过施密特触发器。

浮空输入（Floating）：无上下拉，用于读取外部不确定电平。

下拉输入（Pull-down）：默认为低电平（低电平VSS的开关接通，即下拉电阻接通，默认就是VSS），当外部信号触发时读取高电平。

上拉输入（Pull-up）：默认为高电平，当按键按下并接地时读取低电平。