简介
GPIO是通用输入/输出（General Purpose Input/Output）的缩写，它是电子系统中用于控制和监视外部设备的一种接口。在计算机硬件和微控制器中，GPIO通常指的是一组可以被软件编程为输入或输出的引脚。
8种工作模式
GPIO主要有以下8种工作模式：
模拟输入（GPIO_Mode_AIN）： 这种模式用于将GPIO引脚配置为模拟输入，适用于模拟信号的读取
浮空输入（GPIO_Mode_IN_FLOATING）： 在浮空输入模式下，上拉和下拉电阻都处于断开状态，施密特触发器开启，I/O引脚的输出功能被禁止。这种模式适用于按键检测等场景
下拉输入（GPIO_Mode_IPD）： 在这种模式下，下拉电阻连接到地，而上拉电阻则不连接，适用于需要默认状态为低电平的场合
上拉输入（GPIO_Mode_IPU）： 在这种模式下，上拉电阻连接到VCC（电源电压），下拉电阻不连接，适用于需要默认状态为高电平的场合
推挽输出（GPIO_Mode_Out_PP）：这是最常见的GPIO输出模式，可以驱动负载如LED灯、继电器等
开漏输出（GPIO_Mode_Out_OD）： 在这种模式下，当输出低电平时，引脚输出低阻抗状态；当输出高电平时，引脚输出高阻抗状态，适用于驱动多个设备时减少相互干扰
复用推挽输出（GPIO_Mode_AF_PP）：这种模式结合了复用功能和推挽输出，适用于需要同时进行输入和输出操作的场合
复用开漏输出（GPIO_Mode_AF_OD）： 这种模式结合了复用功能和开漏输出，同样适用于需要同时进行输入和输出操作的场合，但提供了不同的输出特性。
工作原理
GPIO，全称通用输入/输出（General-purpose input/output），是一种通用的接口类型，用于在设备和控制器之间传输数据。在很多嵌入式系统中，GPIO接口通常作为一种简单、灵活的通信方式。
首先，你需要了解GPIO的基本工作原理。GPIO的每个引脚可以配置为输入或输出模式。在输入模式下，GPIO可以接收外部设备的信号；在输出模式下，GPIO可以向外部设备发送信号。
接下来，你可以开始配置GPIO。常见的配置步骤包括选择工作模式（输入或输出）、设置电平（高电平或低电平）和使能中断（如果需要的话）。
完成配置后，你可以开始使用GPIO。如果GPIO被配置为输入模式，你可以通过读取GPIO的状态来获取外部设备的信号；如果GPIO被配置为输出模式，你可以通过设置GPIO的状态来控制外部设备。
硬件层面
- 引脚配置： GPIO引脚可以被配置为不同的功能模式，如输入、输出、上拉/下拉输入、开漏输出、推挽输出等。这通常通过设置微控制器内部的寄存器来实现。
- 内部电路： 每个GPIO引脚都连接到内部电路，这些电路可以是简单的开关（用于输入/输出模式），或者是更复杂的电路（用于特殊功能模式，如PWM或ADC）。
- 电平控制： 在输出模式下，GPIO引脚可以通过内部晶体管控制连接到高电平或低电平。在输入模式下，外部信号的状态被读取并传递给微控制器。
- 上拉/下拉电阻： 在输入模式下，GPIO引脚可以配置内部上拉或下拉电阻，以确保引脚在没有外部连接时有一个确定的电平状态。
软件层面
初始化： 在系统启动或程序开始时，需要通过编程来初始化GPIO引脚，设置它们为所需的工作模式。
读写操作：
读取输入：在输入模式下，软件可以通过读取GPIO引脚的寄存器来获取外部信号的状态。
写入输出：在输出模式下，软件可以通过写入GPIO引脚的寄存器来控制引脚输出高电平或低电平。中断处理： 如果GPIO引脚配置为中断模式，当外部信号发生变化时，可以触发中断。软件需要编写中断服务程序来响应这些中断。
特殊功能控制： 对于具有特殊功能的GPIO引脚（如PWM或ADC），软件需要通过特定的API或寄存器设置来控制这些功能。