深入解析 STM32 GPIO：结构、配置与应用实践

        理解 GPIO 的工作原理和配置方法是掌握 STM32 开发的基础，后续的外设（如定时器、ADC、通信接口）都依赖于 GPIO 的正确配置。

目录

一、GPIO 的基本概念

二、GPIO 的主要功能

三、GPIO 的内部结构

四、GPIO 的工作模式

1. 输入模式

2. 输出模式

3. 复用功能模式

4. 模拟模式

五、GPIO 的配置寄存器

六、GPIO 的配置步骤（以点亮 LED 为例）

1. 使能 GPIO 时钟

2. 配置 GPIO 模式

3. 控制电平

七、GPIO 的应用场景

八、注意事项

九、总结

一、GPIO 的基本概念

        GPIO（General Purpose Input/Output，通用输入输出）是 STM32 微控制器上的一种多功能引脚，可以通过软件配置为输入或输出模式，用于与外部设备进行数字信号交互。每个 GPIO 引脚都可以独立配置，支持多种工作模式和功能。

二、GPIO 的主要功能

1. 数字输入：读取外部信号的电平状态（高电平或低电平）。

2. 数字输出：控制引脚输出高电平或低电平。

3. 复用功能：将引脚配置为特殊功能（如串口、SPI、I2C 等）。

4. 模拟功能：将引脚配置为模拟输入（用于 ADC）或模拟输出（用于 DAC）。

三、GPIO 的内部结构

STM32 的 GPIO 内部结构较为复杂，但可以简化为以下几个关键部分：

1. 输入驱动器：

   • 通过施密特触发器将外部信号转换为数字信号（0 或 1）。

   • 支持上拉/下拉电阻，用于稳定电平。

2. 输出驱动器：

   • 推挽输出：通过 PMOS 和 NMOS 管实现高电平和低电平输出。

   • 开漏输出：仅通过 NMOS 管实现低电平输出，高电平需要外部上拉电阻。

3. 复用功能选择器：

   • 将引脚连接到内部外设（如 USART、SPI 等）。

4. 模拟开关：

   • 将引脚连接到 ADC 或 DAC。

四、GPIO 的工作模式

STM32 的 GPIO 支持多种工作模式，具体如下：

1. 输入模式

• 浮空输入（Floating Input）：

  • 引脚电平完全由外部电路决定，内部无上拉/下拉电阻。

  • 适用于外部电路已提供明确电平的场景。