基于寄存器、基于库函数
引脚描述
GPIO是MCU与外设设备连接、实现人机交互的基本接口
通过GPIO端口内部寄存器动态地配置为输入或输出，可以同时对任意个输出引脚进行置位或清零，也可以读出输出寄存器的值以及引脚的当前状态。
STM32F103微控制器最多可以提供112个多功能双向I/O引脚
端口号：端口号通常以大写字母命名，从A开始，依次类推。例如，GPIOA、GPIOB、GPIOC、…等。 引脚号：每个端口有16个I/O引脚，分别命名为0-15。例如，STM32F103RCT6微控制器的GPIOA端口有16个引脚，分别为PA0、PA1、PA2、PA3、…、PA14和PA15。
通用输入输出、复用为其他接口的引脚 ，通过内部寄存器的设置
流水灯、按键控制LED灯（仿真proteus）
内部结构
工作模式
输入模式
输入浮空（GPIO_Mode_IN_FLOATING） ****
在此状态下，I/O口的电平信号进入输入数据寄存器，此时的I/O电平信号是不确定的，完全由外部输入决定，如果在该引脚悬空（在无信号输入）的情况下，读取该端口的电平是不确定的，且电压具有不确定性。
输入上拉 (GPIO_Mode_IPU) ******
上拉就是将一个不确定的信号拉到一个固定的值，如上图所示，通过I/O口来的信号就被上拉电阻拉到了VDD。所以，和浮空输入相比来说，当I/O口被悬空的状态下，输入端的电平可以保持在高电平。
输入下拉 (GPIO_Mode_IPD) *****
下拉与上拉类似，通过I/O口来的信号被下拉电阻拉到了VSS，当I/O口被悬空的状态下，输入端的电平可以保持在低电平。
模拟输入 (GPIO_Mode_AIN)
模拟输入模式下，I/O端口的模拟信号（电压信号，而非电平信号）直接模拟输入到片上外设模块，比如ADC模块等等。
输出模式
开漏输出 (GPIO_Mode_Out_OD)
输出寄存器上的‘0’激活N-MOS，而输出寄存器上的‘1’将端口置于高阻态（P-MOS从不被激活）。 N-MOS管，当设置输出的值为高电平的时候，N-MOS管处于关闭状态，此时I/O端口的电平就不会由输出的高低电平决定，而是由I/O端口外部的上拉或者下拉决定；当设置输出的值为低电平的时候，N-MOS管处于开启状态，此时I/O端口的电平就是低电平。所以开漏输出只能输出强低电平，高电平得靠外部电阻拉高。
开漏复用功能 (GPIO_Mode_AF_OD)
开漏复用与开漏类似，只是电平信号的来源不是来自CPU的输出数据寄存器，而是来自片上外设模块。
推挽式输出 (GPIO_Mode_Out_PP) ****
输出寄存器上的‘0’激活N-MOS，而输出寄存器上的‘1’将激活P-MOS。P-MOS管和N-MOS管，当设置输出的值为高电平的时候，P-MOS管处于开启状态，N-MOS管处于关闭状态，此时I/O端口的电平就由P-MOS管决定：高电平；当设置输出的值为低电平的时候，P-MOS管处于关闭状态，N-MOS管处于开启状态，此时I/O端口的电平就由N-MOS管决定：低电平。所以推挽输出可以输出强高低电平，连接数字器件。
推挽式复用功能 (GPIO_Mode_AF_PP)
推挽复用与推挽类似，只是电平信号的来源不是来自CPU的输出数据寄存器，而是来自片上外设模块。
STM32F103R6 具有GPIOA（PA[15:0]）、GPIOB（PB[15:0]）、GPIOC（PC[15:0]）、GPIOD（PD[2:0]）四个GPIO端口，共51个输入/输出引脚。这些GPIO引脚都可以通过软件动态配置为输出（推挽输出或开漏输出）、输入（带或不带上拉或下拉电阻）或复用的外设功能端口。多数GPIO引脚都与数字或模拟的复用外设共用。除了具有模拟输入功能的端口外，其他所有GPIO引脚都有大电流通过能力。GPIO寄存器可以同时对任意若干个输出引脚进行置位或清零操作。用户可以读出输出寄存器的值及引脚的当前状态。
GPIO引脚的输出速度
STM32微控制器I/O引脚内部有多个响应速度（2MHz，10MHz，50MHz）不同的驱动电路，用户可根据自己的需要选择合适的驱动电路。
对于连接LED、数码管和蜂鸣器等外部设备，一般设置为2MHz。
对于串口来说，这样只需要用2MHz的GPIO的引脚速度就可以了。
对于I2C接口，可以选用10MHz的GPIO引脚速度。
对于SPI接口，需要选择呢50MHz的GPIO引脚速度 对于用作FSMC复用功能连接存储器的输出引脚，一般设置为50MHz的I/O引脚速度。
内部寄存器
用户使用通用GPIO接口来实现人机交互的过程就是通过编程来操作相应GPIO端口内部寄存器的过程。编程时，可以通过端口地址来访问对应的GPIO端口中相应的寄存器。
*配置寄存器GPIOx_CRL和GPIOx_CRH：
32位，设置GPIO引脚的工作模式和输出速率。
GPIOx_CRL——[7:0]， GPIOx_CRH ——[15:8]
输入数据寄存器GPIOx_IDR：32位
输出数据寄存器GPIOx_ODR：32位
*置位/复位寄存器GPIOx_BSRR：32位*
复位寄存器GPIOx_BRR： 16位
锁定寄存器GPIOx_LCKR： 32位
配置寄存器GPIOx_CRL
GPIOx_CRH
输入数据寄存器 GPIOx_IDR
输出数据寄存器GPIOx_ODR
位设置/清除寄存器BSRR（之前的图里）
端口位设置/清除寄存器 GPIOx_BSRR
低十六位输出高电平。高十六位输出低电平
端口位清除寄存器 GPIOx_BRR
APB2外设时钟使能寄存器 RCC_APB2ENR
GPIO库函数开发原理
（1）直接操作端口寄存器 （移位）
假设GPIO端口的引脚PA0连接了LED灯，其电路连接为低电平点亮LED灯，高电平熄灭LED灯。其底层操作过程如下：
使能外设时钟
初始化GPIO引脚
操作控制
GPIOA_CRL的地址：0x4001 0800 + 0x00 = 0x4001 0800
GPIOA_ODR的地址：0x4001 0800 + 0x0C = 0x4001 080C
RCC_APB2ENR的地址：0x4002 1000 + 0x18 = 0x4002 1018
宏定义
bite2
按照CRL进行配置
（2）将端口寄存器封装成结构体
定义一种 GPIO 端口的结构体，结构体的地址为端口的基地址，结构体的成员为端口寄存器，成员的顺序按照寄存器的偏移地址从低到高排列，成员类型跟寄存器类型相同。操作寄存器时，操作该结构体的成员即可。
（3）封装成库函数
库函数是架设在寄存器和用户代码之间的代码，向下与寄存器相关，向上为用户提供相关接口，开发人员不需要特别关注底层寄存器的操作，可以提高程序的可读性和可移植性，有利于快速开发和维护。 在外设结构体的基础上按照功能的不同进一步封装成不同的库函数 把外设寄存器的每个位置为 1 都用宏定义来实现
