GPIO
GPIO 是通用输入输出端口的简称，简单来说就是STM32 可控制的引脚，STM32 芯片的GPIO 引脚与外部设备连接起来，从而实现与外部通讯、控制以及数据采集的功能。
基本结构
保护二极管及上、下拉电阻
引脚的两保护个二级管可以防止引脚外部过高或过低的电压输入，当引脚电压高于VDD_FT时，上方的二极管导通，当引脚电压低于VSS时，下方的二极管导通，防止不正常电压引入芯片导致芯片烧毁。
上拉、下拉电阻，从它的结构我们可以看出，通过上、下拉对应的开关配置，我们可以控制引脚默认状态的电压，开启上拉的时候引脚电压为高电平，开启下拉的时候引脚电压为低电平，这样可以消除引脚不定状态的影响。如引脚外部没有外接器件，或者外部的器件不干扰该引脚电压时，STM32的引脚都会有这个默认状态。
可以设置“既不上拉也不下拉模式”，称为浮空模式。 *
*STM32 的内部上拉是“弱上拉”，即通过此上拉输出的电流是很弱的，如要求大电流还是需要外部上拉。**
P-MOS 管和N-MOS管
GPIO 引脚线路经过上、下拉电阻结构后，向上流向“输入模式”结构，向下流向“输出模式”结构。先看输出模式部分，线路经过一个由P-MOS 和N-MOS 管组成的单元电路。这个结构使GPIO 具有了==“推挽输出”==和==“开漏输出”==两种模式。
高电平时，上方的P-MOS 导通，下方的N-MOS关闭，对外输出高电平；而在该结构中输入低电平时，N-MOS管导通，P-MOS关闭，对外输出低电平。当引脚高低电平切换时，两个管子轮流导通，一个负责灌电流，一个负责拉电流，使其负载能力和开关速度都比普通的方式有很大的提高。
推挽输出的低电平为0 伏，高电平为3.3伏，它是推挽输出模式时的等效电路。而在开漏输出模式时，上方的P-MOS 管完全不工作。如果我们控制输出为0，低电平，则P-MOS 管关闭，N-MOS 管导通，使输出接地，若控制输出为1 (它无法直接输出高电平) 时，则P-MOS 管和N-MOS 管都关闭，所以引脚既不输出高电平，也不输出低电平，为高阻态。为正常使用时必须接上拉电阻(可用STM32 的内部上拉，但建议在STM32外部再接一个上拉电阻)，。它具“线与”特性，也就是说，若有很多个开漏模式引脚连接到一起时，只有当所有引脚都输出高阻态，才由上拉电阻提供高电平，此高电平的电压为外部上拉电阻所接的电源的电压。若其中一个引脚为低电平，那线路就相当于短路接地，使得整条线路都为低电平，0 伏。推挽输出模式一般应用在输出电平为0 和3.3 伏而且需要高速切换开关状态的场合。
在STM32的应用中，除了必须用开漏模式的场合，我们都习惯使用推挽输出模式。
输出数据寄存器
双MOS 管结构电路的输入信号，是由GPIO“输出数据寄存器GPIOx_ODR”提供的，因此我们通过修改输出数据寄存器的值就可以修改GPIO引脚的输出电平。而“置位/复位寄存器GPIOx_BSRR”可以通过修改输出数据寄存器的值从而影响电路的输出。
复用功能输出
“复用功能输出”中的“复用”是指STM32 的其它片上外设对GPIO 引脚进行控制，此时GPIO 引脚用作该外设功能的一部分，算是第二用途。从其它外设引出来的“复用功能输出信号”与GPIO 本身的数据据寄存器都连接到双MOS 管结构的输入中，通过图中的梯形结构作为开关切换选择。
输入数据寄存器
看GPIO 结构框图的上半部分，它是GPIO引脚经过上、下拉电阻后引入的，它连接到施密特触发器，信号经过触发器后，模拟信号转化为0、1的数字信号，然后存储在“输入数据寄存器GPIOx_IDR”中，通过读取该寄存器就可以了解GPIO引脚的电平状态。
复用功能输入
与“复用功能输出”模式类似，在“复用功能输出模式”时，GPIO 引脚的信号传输到STM32 其它片上外设，由该外设读取引脚状态。同样，如我们使用USART 串口通讯时，需要用到某个GPIO 引脚作为通讯通讯接收引脚，这个时候就可以把该GPIO 引脚配置成USART 串口复用功能，使USART 可以通过该通讯引脚的接收远端数据。
模拟输入输出
GPIO 引脚用于ADC 采集电压的输入通道时，用作“模拟输入”功能，此时信号是不经过施密特触发器的，因为经过施密特触发器后信号只有0、1 两种状态，所以ADC 外设要采集到原始的模拟信号，信号源输入必须在施密特触发器之前。类似地，当GPIO 引脚用于DAC 作为模拟电压输出通道时，此时作为“模拟输出”功能，DAC 的模拟信号输出就不经过双MOS 管结构了，在GPIO 结构框图的右下角处，模拟信号直接输出到引脚。同时，当GPIO 用于模拟功能时(包括输入输出)，引脚的上、下拉电阻是不起作用的，这个时候即使在寄存器配置了上拉或下拉模式，也不会影响到模拟信号的输入输出。
GPIO 工作模式
输入模式（上拉、下拉、浮空）
在输入模式时，施密特触发器打开，输出被禁止。数据寄存器每隔1 个AHB1 时钟周期更新一次，可通过输入数据寄存器GPIOx_IDR 读取I/O 状态。
输出模式(推挽/开漏，上拉/下拉)
于输出模式时，可使用上拉、下拉模式或浮空模式。但此时由于输出模式时引脚电平会受到ODR 寄存器影响，而ODR 寄存器对应引脚的位为0，即引脚初始化后默认输出低电平，所以在这种情况下，上拉只起到小幅提高输出电流能力，但不会影响引脚的默认状态.
复用功能(推挽/开漏，上拉/下拉)
复用功能模式中，输出使能，输出速度可配置，可工作在开漏及推挽模式，但是输出信号源于其它外设，输出数据寄存器GPIOx_ODR 无效；输入可用，通过输入数据寄存器可获取I/O 实际状态，但一般直接用外设的寄存器来获取该数据信号。用于复用功能时，可使用上拉、下拉模式或浮空模式。同输出模式，在这种情况下，初始化后引脚默认输出低电平，上拉只起到小幅提高输出电流能力，但不会影响引脚的默认状态。
模拟输入输出
模拟输入输出模式中，双MOS 管结构被关闭，施密特触发器停用，上/下拉也被禁止。其它外设通过模拟通道进行输入输出。