GPIO 简介（STM32F407）

一、GPIO简介

什么是GPIO

GPIO即通用输入输出端口，全称General Purpose Input Output，是控制或者采集外部器件的信息的外设，即负责输入输出。

它按组分配存在，每组最多16个IO口，组数视芯片而定。比如STM32F407ZGT6是144脚的芯片，其IO口共分为7组，分别是GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD、GPIOE、GPIOF、GPIOG，其中共有112个IO口可供我们编程使用。

IO口电平兼容问题：

凡是有FT标志的，都是兼容5V电平的IO口，可以直接接5V；凡是不带FT标志的，不要接5V；

注意：如果引脚设置的是模拟输入模式，则不能接5V！具体可详见STM32F407ZG的数据手册（表5 大容量STM32F40xxx引脚定义）；

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。所以在实际的设计中我们要考虑设计引脚的保护电路

②上拉、下拉电阻 

它们阻值大概在30~50KΩ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。

当引脚外部的器件没有干扰引脚的电压时，即没有外部的上、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。同样，如果内部上、下拉电阻都不开启，这种情况就是我们所说的浮空模式。浮空模式下，引脚的电平是不可确定的。

引脚的电平可以由外部的上、下拉电平决定。需要注意的是，STM32的内部上拉是一种“弱上拉”，这样的上拉电流很弱，如果有要求大电流还是得外部上拉。

③施密特触发器

对于标准施密特触发器，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，也就是说输出由高电准位翻转为低电准位，或是由低电准位翻转为高电准位对应的阈值电压是不同的。只有当输入电压发生足够的变化时，输出才会变化，因此将这种元件命名为触发器。这种双阈值动作被称为迟滞现象，表明施密特触发器有记忆性。

施密特触发器可作为波形整形电路，能将模拟信号波形整形为数字电路能够处理的方波波形，而且由于施密特触发器具有滞回特性，所以可用于抗干扰，其应用包括在开回路配置中用于抗扰，以及在闭回路正回授/负回授配置中用于实现多谐振荡器。

④P-MOS管和N-MOS管

这个结构控制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。

输出既可以向负载灌电流，也可以从