gpio：通用输入输出接口
gpio管脚：一个io管脚，这个管脚可以有多个配置。在库函数中用GPIO_Pin_1这样的宏定义表示
gpio端口（gpio分组）：一组gpio管脚的信息。在库函数中用宏定义GPIOA GPIOB等表示
1 gpio库说明
库文件名：stm32f4xx_gpio.c
文档提示翻译：
如何使用这个驱动
（2） 使用GPIO_Init()函数对每个引脚进行四种可能的配置
《1》 输入状态：Floating（浮空）, Pull-up（上拉）, Pull-down（下拉）
《2》 输出状态：Push-Pull （上拉下拉）(Pull-up（上拉）, Pull-down（下拉） or no Pull（不上拉也不下拉）)，Open Drain（开漏） (Pull-up（上拉）, Pull-down（下拉） or no Pull（不上拉也不下拉）)，在输出模式，速度配置成2MHZ,25MHZ,50MHZ和100MHZ.
《3》 第二功能：上拉下拉和开漏
《4》 模拟：当一个管脚被用作ADC通道或者DAC输出的时候，需要配置成此模式
（3） 外设的第二功能：
《1》 在ADC和DAC模式，使用GPIO_InitStruct->GPIO_Mode = GPIO_Mode_AN把需要的管脚配置成模拟模式
《2》 对于其它的管脚（定时器，串口等）：
l 使用GPIO_PinAFConfig()函数把管脚和需要的第二功能进行连接
l 使用GPIO_InitStruct->GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF把需要的管脚配置成第二功能模式
l 通过成员变量GPIO_PuPd, GPIO_OType and GPIO_Speed选择类型，上拉下拉和输出速度
l 调用函数GPIO_Init()
（4） 在输入模式，使用函数GPIO_ReadInputDataBit()得到配置好管脚的电平
（5） 在输出模式，使用函数GPIO_SetBits()/GPIO_ResetBits()设置配置好IO的高低电平
（6） 在复位过程和刚刚复位后，第二功能是无效的，GPIO被配置成了输入浮空模式（JTAG管脚除外）
（7） 当LSE振荡器关闭的时候，LSE振荡器管脚OSC32_IN和OSC32_OUT可以作为通过IO来使用（分别用PC14和PC15表示）。LSE的优先级高于GPIO函数
（8） 当HSE振荡器关闭的时候，HSE振荡器管脚OSC_IN和OSC_OUT可以作为通用IO（PH0，PH1）来使用。HSE的优先级高于GPIO函数。
2 具体函数说明
初始化和配置相关函数
1． void GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef* GPIOx)
函数解释：gpio的反初始化函数，该函数的作用是把GPIO相关的寄存器配置成上电复位后的默认状态，在第一次初始化前或者不再使用某一个接口后可以调用该函数。
函数参数说明：GPIOx：gpio的分组，如GPIOA GPIOB GPIOC等的宏定义（这些宏定义在头文件stm32f4xx.h中，由厂家写好，我们直接使用即可）
2． void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef*GPIO_InitStruct)
函数解释：gpio的初始化函数，该函数的作用是对io进行初始化。
函数参数说明：（1）GPIOx：gpio的分组，如GPIOA GPIOB GPIOC等的宏定义。
（2）GPIO_InitStruct：gpio的初始化相关结构体。该结构体里面的成员变量决定了我们具体的初始化参数。以下进行说明：
l GPIO_Pin：指定具体的IO脚，如GPIO_Pin_0 GPIO_Pin_1这样的宏定义，这些宏由厂家写好，我们直接使用即可。
l GPIO_Mode：指定gpio的模式，有以下四种模式：
GPIO_Mode_IN（输入），GPIO_Mode_OUT（输出），GPIO_Mode_AF（第二功能），GPIO_Mode_AN（模拟），可以直接使用这四种宏定义。
l GPIO_Speed：指定IO的最快翻转速度，也就是当使用IO产生频率（如PWM）的最快速度。有以下四种速度的配置：
GPIO_Low_Speed （低速），GPIO_Medium_Speed（中等速度），GPIO_Fast_Speed（快速），GPIO_High_Speed（高速），可以直接使用这四种宏定义。
l GPIO_OType：指定选择管脚的输出类型，有以下两种配置：
GPIO_OType_PP （推挽方式输出）,GPIO_OType_OD（开漏方式输出），可以直接使用这两种宏定义。
Tips:
推挽输出：推挽输出就是单片机引脚可以直接输出高电平电压。低电平时接地，高电平时输出单片机电源电压。这种方式可以不接上拉电阻。但如果输出端可能会接地的话，这个时候输出高电平可能引发单片机运行不稳定，甚至可能烧坏引脚。推挽方式的驱动力更大。
l GPIO_PuPd。指定选择管脚的上拉和下拉模式。有如下三种配置：
GPIO_PuPd_NOPULL（不上拉也不下拉），GPIO_PuPd_UP（上拉），GPIO_PuPd_DOWN（下拉）。Tips：这些都是IO的内部上拉或者下拉模式，也可以接上拉和下拉电阻通过硬件进行外部上拉和外部下拉。
3． void GPIO_StructInit(GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)
函数解释：gpio结构体的初始化。对GPIO_InitStruct结构体进行默认配置
函数参数说明：GPIO_InitStruct，直接传入该结构体的指针，在该函数内会对结构体进行初始化。
4． void GPIO_PinLockConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
函数解释：锁定gpio的寄存器，锁定的寄存器是GPIOx_MODER,GPIOx_OTYPER, GPIOx_OSPEEDR,GPIOx_PUPDR, GPIOx_AFRL and GPIOx_AFRH。在下一次复位前，被锁定的管脚不能被修改。
函数参数说明：GPIOx：gpio的分组（如GPIOA,GPIOB等）。GPIO_Pin：具体的gpio管脚（如GPIO_Pin_0 GPIO_Pin_1这样的宏定义）
GPIO的读写函数
1． uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_tGPIO_Pin)
函数解释：读取io输入管脚的值
函数参数说明：GPIOx：gpio的分组/gpio端口；GPIO_Pin：具体的gpio管脚
函数返回值说明：输入管脚的值Bit_SET（高电平） Bit_RESET（低电平）
2． uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx)
函数解释：读取输入io数据，该函数用于读取一个IO分组的所有数据
函数参数说明：GPIOx：gpio的分组/gpio端口
函数返回值说明：一个io端口的所有数据 （输入状态）
3． uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_tGPIO_Pin)
函数解释：读取io输出管脚的值
函数参数说明：GPIOx：gpio的分组/gpio端口；GPIO_Pin：具体的gpio管脚
函数返回值说明：输出管脚的值Bit_SET（高电平） Bit_RESET（低电平）
4． uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx)
函数解释：读取输出io分组/端口的值
函数参数说明：GPIOx：gpio的分组/gpio端口
函数返回值说明：一个io端口的所有数据 （输出状态）
5． void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
函数解释：对io管脚进行置位（输出高电平）。这个函数使用GPIOx_BSRR寄存器来实现原子读或者修改操作。在这种情况下，在读和修改访问时发生一个IRQ中断是没有危险的。
函数参数说明：GPIOx：gpio的分组/gpio端口；GPIO_Pin：具体的gpio管脚或者是io管脚的组合
6． void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
函数解释：对io管脚进行复位（输出低电平）。这个函数使用GPIOx_BSRR寄存器来实现原子读或者修改操作。在这种情况下，在读和修改访问时发生一个IRQ中断是没有危险的。
函数参数说明：GPIOx：gpio的分组/gpio端口；GPIO_Pin：具体的gpio管脚或者是io管脚的组合
7． void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitActionBitVal)
函数解释：对某一位进行写入操作
函数参数说明：GPIOx：gpio的分组/gpio端口；GPIO_Pin：具体的gpio管脚；BitVal：写入高电平或者低电平（Bit_RESET：写入低电平 Bit_SET：写入高电平）
8． void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal)
函数解释：对gpio端口进行写入操作，适用于对统一端口的多个管脚的写入
函数参数说明：GPIOx：gpio的分组/gpio端口； BitVal：写入高电平或者低电平（Bit_RESET：写入低电平 Bit_SET：写入高电平）
9． void GPIO_ToggleBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin)
函数解释：翻转指定的gpio口，也就是说，如果当前的io是低电平，则变成高电平，如果当前io是高电平，则变成低电平
函数参数说明：GPIOx：gpio的分组/gpio端口；GPIO_Pin：具体的gpio管脚。
Gpio复用功能配置函数
1． void GPIO_PinAFConfig(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_PinSource,uint8_t GPIO_AF)
函数解释：改变指定管脚的映射关系。即配置指定管脚的复用功能。
函数参数说明：GPIOx：gpio的分组/gpio端口；GPIO_PinSource：具体要配置成复用功能的管脚（如GPIO_Pin_0 GPIO_Pin_1这样的宏定义）；GPIO_AF：选择该管脚要使用的复用功能。有如下配置：（注意：复用功能的配置要和实际管脚支持的复用功能匹配）
GPIO_AF_RTC_50Hz: Connect RTC_50Hz pin toAF0 (default after reset)
GPIO_AF_MCO: Connect MCO pin (MCO1 and MCO2)to AF0 (default after reset)
GPIO_AF_TAMPER: Connect TAMPER pins(TAMPER_1 and TAMPER_2) to AF0 (default after reset)
GPIO_AF_SWJ: Connect SWJ pins (SWD andJTAG)to AF0 (default after reset)
GPIO_AF_TRACE: Connect TRACE pins to AF0(default after reset)
GPIO_AF_TIM1: Connect TIM1 pins to AF1
GPIO_AF_TIM2: Connect TIM2 pins to AF1
GPIO_AF_TIM3: Connect TIM3 pins to AF2
GPIO_AF_TIM4: Connect TIM4 pins to AF2
GPIO_AF_TIM5: Connect TIM5 pins to AF2
GPIO_AF_TIM8: Connect TIM8 pins to AF3
GPIO_AF_TIM9: Connect TIM9 pins to AF3
GPIO_AF_TIM10: Connect TIM10 pins to AF3
GPIO_AF_TIM11: Connect TIM11 pins to AF3
GPIO_AF_I2C1: Connect I2C1 pins to AF4
GPIO_AF_I2C2: Connect I2C2 pins to AF4
GPIO_AF_I2C3: Connect I2C3 pins to AF4
GPIO_AF_SPI1: Connect SPI1 pins to AF5
GPIO_AF_SPI2: Connect SPI2/I2S2 pins to AF5
GPIO_AF_SPI4: Connect SPI4 pins to AF5
GPIO_AF_SPI5: Connect SPI5 pins to AF5
GPIO_AF_SPI6: Connect SPI6 pins to AF5
GPIO_AF_SAI1: Connect SAI1 pins to AF6 forSTM32F42xxx/43xxx devices.
GPIO_AF_SPI3: Connect SPI3/I2S3 pins to AF6
GPIO_AF_I2S3ext: Connect I2S3ext pins toAF7
GPIO_AF_USART1: Connect USART1 pins to AF7
GPIO_AF_USART2: Connect USART2 pins to AF7
GPIO_AF_USART3: Connect USART3 pins to AF7
GPIO_AF_UART4: Connect UART4 pins to AF8
GPIO_AF_UART5: Connect UART5 pins to AF8
GPIO_AF_USART6: Connect USART6 pins to AF8
GPIO_AF_UART7: Connect UART7 pins to AF8
GPIO_AF_UART8: Connect UART8 pins to AF8
GPIO_AF_CAN1: Connect CAN1 pins to AF9
GPIO_AF_CAN2: Connect CAN2 pins to AF9
GPIO_AF_TIM12: Connect TIM12 pins to AF9
GPIO_AF_TIM13: Connect TIM13 pins to AF9
GPIO_AF_TIM14: Connect TIM14 pins to AF9
GPIO_AF_OTG_FS: Connect OTG_FS pins to AF10
GPIO_AF_OTG_HS: Connect OTG_HS pins to AF10
GPIO_AF_ETH: Connect ETHERNET pins to AF11
GPIO_AF_FSMC: Connect FSMC pins to AF12
GPIO_AF_FMC: Connect FMC pins to AF12 forSTM32F42xxx/43xxx devices.
GPIO_AF_OTG_HS_FS: Connect OTG HS(configured in FS) pins to AF12
GPIO_AF_SDIO: Connect SDIO pins to AF12
GPIO_AF_DCMI: Connect DCMI pins to AF13
GPIO_AF_LTDC: Connect LTDC pins to AF14 forSTM32F429xx/439xx devices.
GPIO_AF_EVENTOUT: Connect EVENTOUT pins toAF15
代码示例：
示例一：把gpioa6配置成输出管脚，并配置成高电平
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin= GPIO_Pin_6;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode= GPIO_Mode_OUT;
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd= GPIO_PuPd_UP;
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStruct);
GPIO_SetBits(GPIOA,GPIO_Pin_6);
示例二：把gpioe4配置成输入
GPIO_InitTypeDefGPIO_InitStruct;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOE,ENABLE);
GPIO_InitStruct.GPIO_Pin= GPIO_Pin_4;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode= GPIO_Mode_IN;
GPIO_InitStruct.GPIO_PuPd= GPIO_PuPd_UP;
GPIO_Init(GPIOE,&GPIO_InitStruct);
示例三：配置复用功能 PA9 PA10 配置成串口1的收发接口
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_AHB1PeriphClockCmd(RCC_AHB1Periph_GPIOA,ENABLE);//使能GPIOA时钟
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1,ENABLE);//使能USART1时钟
//串口1对应引脚复用映射
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource9,GPIO_AF_USART1);//GPIOA9复用为USART1
GPIO_PinAFConfig(GPIOA,GPIO_PinSource10,GPIO_AF_USART1);//GPIOA10复用为USART1
//USART1端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin= GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10; //GPIOA9与GPIOA10
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode= GPIO_Mode_AF;//复用功能
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed= GPIO_Speed_50MHz; //速度50MHz
GPIO_InitStructure.GPIO_OType= GPIO_OType_PP; //推挽复用输出
GPIO_InitStructure.GPIO_PuPd= GPIO_PuPd_UP; //上拉
GPIO_Init(GPIOA,&GPIO_InitStructure);//初始化PA9，PA10
对于GPIO口的模式，来个图形详细讲解
浮空输入_IN_FLOATING
带上拉输入_IPU
带下拉输入_IPD
模拟输入_AIN
开漏输出_OUT_OD
推挽输出_OUT_PP
开漏复用输出_AF_OD
推挽复用输出_AF_PP
以下是八种模式的工作原理：
一.GPIO浮空输入_IN_FLOATING模式工作原理：
以上截图就是浮空输入模式的原理图，图中阴影的部分在浮空输入模式下是处于不工作状态的，尤其是下半部分的输出电路，实际上这时的输出电路与输入的端口处于隔离状态。
二.GPIO带上拉输入_IPU 模式工作原理：
上图是STM32的GPIO带上拉输入模式的原理图。
与前面介绍的浮空输入模式相比，仅仅是在数据通道上面，接入了一个上拉电阻，根据STM32的数据手册，这个上拉电阻阻值介于30K~50K 欧姆。同样，CPU可以随时在“输入数据寄存器”的另一端，通过内部的数据总线读出I/O 端口的电平变化的状态。
三.GPIO带下拉输入_IPD 模式工作原理：
对于输入下拉模式的输入，是在数据通道的下部，接入了一个下拉电阻。
根据STM32的数据手册，这个下拉电阻阻值也是介于30K~50K 欧姆。
对于要加上拉或下拉电阻：
1.当作单片机作为输入时，假设我们直接在IO端口接一个按键到地（或电源）。
因为按键按，于不按管脚都是悬空的。单片机就很难检测按键是否按下。
所以人为的接一个上拉（或下拉）。以确定未按下的时候IO输入电平的状态
2.可以提高芯片的抗干扰能
四、GPIO模拟输入_AIN 模式工作原理：
如果把STM32配置为模拟输入模式时，工作原理就比较简单了，信号从左边编号为1 的端口进从右边编号为2的一端直接进入STM32单片机的AD模块。
细心的朋友可以看到数据通道中上拉、下拉电阻和施密特触发器，这时均处于关断的状态，“输入数据寄存器”就不能反映IO端口上的电平变化的状态了，换句话说，也就是在模拟输入状态下，CPU不能通过“输入数据寄存器”读到IO端口变化的数据了。
以上分析的是GPIO模块IO引脚的输入模式的工作原理，下面介绍一下GPIO输出模式的工作原理
五、GPIO开漏输出_OUT_OD 模式工作原理
上图是GPIO开漏输出模式的工作原理图
当CPU 在编号1 端通过“位设置/ 清除寄存器”或“输出数据寄存器”写入数据后
该数据位将通过编号2的输出控制电路传送到编号4 的I/O端口。
如果CPU 写入的是逻辑“1 ”，则编号3 的N-MOS管将处于关闭状态
此时I/O 端口的电平将由外部的上拉电阻决定
如果CPU 写入的是逻辑“0 ”，则编号3的N-MOS管将处于开启状态
此时I/O端口的电平被编号3 的N-MOS管拉到了“地”的零电位。
在图中的上半部，施密特触发器处于开启状态
这意味着CPU 可以在“输入数据寄存器”的另一端，随时可以监控I/O端口的状态
通过这个特性，还可以实现了虚拟的I/O端口双向通信：假如CPU 输出逻辑“1 ”
由于编号3 的N-MOS管处于关闭状态，I/O 端口的电平将完全由外部电路决定
因此，CPU 可以在“输入数据寄存器”读到外部电路的信号，而不是它自己输出的逻辑“1 ”
六、GPIO推挽输出_OUT_PP模式工作原理
GPIO的推挽输出模式是在开漏输出模式的基础上，在“输出控制电路”之后，增加了一个P-MOS管
当CPU输出逻辑“1 ”时，编号3 处的P-MOS管导通，而下方的N-MOS管截止，达到输出高电平的目的
当CPU输出逻辑“0 ”时，编号3 处的P-MOS管截止，而下方的N-MOS管导通，达到输出低电平的目的
在这个模式下，CPU 仍然可以从“输入数据寄存器”读到该IO端口电压变化的信号
七、GPIO开漏复用输出_AF_OD模式工作原理
GPIO的开漏复用输出模式与开漏输出模式的工作原理基本相同
不同的是编号为2 的输入的源不同，它是和复用功能的输出端相连
此时的“输出数据寄存器”被输出通道给断开了。
从上面的这个图，我们还可以看到CPU同样可以从“输入数据寄存器”读取到外部IO端口变化的电平信号。
八、GPIO推挽复用输出_AF_PP模式工作原理
最后介绍一下GPIO推挽复用输出模式的工作原理
编号2“输出控制电路” 输入是与复用功能的输出端相连
此时“输出数据寄存器”被从输出通道断开了，片上外设的输出信号直接与“输出控制电路”的输入端想连接。
我们将GPIO配置成复用输出功能后，假如相应的外设模块没有被激活，那么此时IO端口的输出将不确定。
其它部分原理与前面叙述的模式一样，包括对“输入数据寄存器”的读取方式也是一样的。
4输入 + 2 输出 + 2 复用输出，一共是8种模式
图形结合文字讲解完毕，希望对于stm32单片机新手学习有所帮助