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STM32单片机有很多GPIO端口，这些端口的电路可以设置成输入模式，接受外部信号的输入，也可以设置成输出模式，将内部的信号输出。配置和访问GPIO端口可通过操作与其相关的寄存器来实现。
STM32F103ZET6单片机有GPIOA~GPIOG 7组端口，每组有16个端口（GPIO x 0~GPIO x 15， x 为A，B，…，G），这些端口的基本电路结构相同。
图2-4是某个GPIO端口的基本电路结构，VD1、VD2为保护二极管，可将GPIO引脚电压限制在 V DD ~ V SS 范围内，防止电压过高或过低。当 A 点电压（即GPIO引脚电压）高于 V DD 时，VD1导通， A 点电压被钳位在 V DD 电压上；当 A 点电压低于 V SS 时，VD2导通， A 点电压被钳位在 V SS 电压上。
GPIO端口有4种输入模式：浮空输入、上拉输入、下拉输入和模拟输入。
（1）在浮空输入模式时，开关S1、S2均断开，上拉和下接电阻均不起作用，输出驱动器关闭。输入信号途径为：GPIO引脚→ A 点→ B 点→ C 点→施密特触发器→ D 点→存放到输入数据寄存器的某个位，从该位读取的值即为GPIO引脚输入值。
图2-4 某个GPIO端口的基本电路结构
（2）在上拉输入模式时，开关S1闭合、S2断开，输出驱动器关闭，输入信号的途径与浮空输入模式相同，在GPIO引脚浮空时，该脚电压会被上拉电阻上拉到 V DD （高电平）。
（3）在输入下拉模式时，开关S1断开、S2闭合，输出驱动器关闭，输入信号的途径与浮空输入模式相同，在GPIO引脚浮空时，该脚电压会被下拉电阻下拉到 V SS （低电平）。
（4）在模拟输入模式时，开关S1、S2均断开，输出驱动器关闭。模拟输入信号途径为：GPIO引脚→ A 点→ B 点→ C 点→去片上外设的ADC（模数转换器），此模式下施密特触发器关闭，信号不会送到输入数据寄存器。
GPIO端口有4种输出模式：通用推挽输出、通用开漏输出、复用功能推挽输出和复用功能开漏输出。
（1）在通用推挽输出模式时，输出驱动器的P-MOS管（1表示通，0表示关）和N-MOS管（0表示通，1表示关）轮流工作，开关S1、S2均断开，施密特触发器打开。输出信号途径为：输出数据寄存器某个位值（1或0）→输出驱动器→ E 点→ A 点→分两路，一路到GPIO引脚，另一路经 B 、 C 点→施密特触发器→ D 点→存放到输入数据寄存器的某个位，从该位可读取GPIO引脚的值（IO引脚的状态）。
（2）在通用开漏输出模式时，输出驱动器的P-MOS管关断，仅N-MOS管工作，开关S1、S2均断开，施密特触发器打开。输出信号的途径与通用推挽输出模式相同。
（3）在复用功能推挽输出模式时，输出驱动器的P-MOS管和N-MOS管轮流工作，开关S1、S2均断开，施密特触发器打开。输出信号途径为：某个片上外设的位值（1或0）→输出驱动器→ E 点→ A 点→分两路，一路到GPIO引脚，另一路经 B 、 C 点→施密特触发器→ D 点→分作两路，一路存放到输入数据寄存器的某个位，另一路去其他片上外设作为复用功能输入。
（4）在复用功能开漏输出模式时，输出驱动器的P-MOS管关断，仅N-MOS管工作，开关S1、S2均断开，施密特触发器打开。输出信号的途径与复用功能推挽输出模式相同。