GPIO就是通用的输入输出端口，通俗的说就是单片机的一些引脚，这些引脚可以控制LED灯、蜂鸣器也可以作为按键输入、ADC采样等，从而实现STM32单片机和外部硬件之间的连接和数据交互。
在STM32中以STM32F103C8T6为例，其GPIO被分为了很多组，先来看一下STM32F103C8T6的系统结构。
可以看到STM32的GPIO都挂载在了APB2外设总线上，其中GPIO外设的名称都是按照GPIOA、GPIOB等等这样来命名的，每个GPIO外设有16个引脚从PA0——PA15等类似。
其中每一组GPIO都有一组寄存器与之关联 ，通过控制寄存器来控制GPIO的功能。
比如在输入寄存器中写1，则对应的端口输出高电平，写0则输出低电平。那么对应输入寄存器，当输入寄存器读出1时，对应的IO口输入的是高电平，读出0则为低电平。
由于STM32是32为单片机，所有其内部的寄存器都是32位的，但是GPIO端口只有16位，所以这个寄存器只有低16位对应的有端口，高16位没有用到。
其中驱动器是用来增加信号的驱动能力的，寄存器只负责存储数据，如果要进行点灯这样的操作的话，还是要用驱动器来增加驱动能力的。这些就是GPIO的整体基本结构了。
下面是GPIO位结构的电路图
下面是输入电路
首先来看IO引脚，这里接了两个保护二极管对输入电压进行限幅，上面VDD接3.3V，下面VSS接0V。如果输入电压比3.3V高上面的二极管将会导通，输入电压产生的电流将直接流入VDD而不会流入电路内部，可以避免过高电压对内部电路造成伤害，如果输入电压比0V还低则下面的二极管将会导通，那么电流将从VSS直接流出，而不会从内部电路汲取电流，这样也可以保护内部电路。当输入电压在这之间，那么这两个二极管都不会导通，这时二极管对电路没有影响。
接下来将到达上拉电阻和下拉电阻这个位置，上拉电阻至VDD下拉电阻至VSS，这个开关是可以通过程序进行配置的。如果上面导通下面断开，就是上拉输入模式。上面断开，下面导通，就是下拉输入模式。两个都断开就是浮空输入模式。
上拉输入模式下
下拉输入模式下
下面是浮空输入
浮空输入在IO口悬空是读取的端口电压不稳定。
三种输入模式的区别
输入模式下，输出驱动器断。
模拟输入
模拟输入，端口数据不需要果施密特触发器，而实直接到片上外设进行处理。
输入模式下，输出驱动器断开。
下面是输出电路
其中数字部分可以由输出寄存器和片上外设控制，通过数据选择器接到了输出控制部分。若选择输出寄存器进行配置就是普通的IO口输出，写输出寄存器的某一位，就可操作对应的IO端口，左边的位设置/清除寄存器可以用来单独操作输出寄存器中的某一位，不影响其他位。
推挽输出
推挽输出模式下，P-MOS与N-MOS均有效，数据寄存器为1时上管导通，下管关闭，输出接到VDD输出高电平，数据寄存器为0时下管导通，上管关闭，输出接到VSS输出低电平。这种模式下高低电平均有较强的驱动能力，所以推挽输出模式也可叫做强推输出模式。在推挽输出模式下，STM32对IO口有绝对的控制权，高低电平都由STM32控制。
开漏输出
开漏输出模式下，P-MOS无效，只有N-MOS工作。数据寄存器为1时下管断开，此时输出相当于断开，呈现高阻模式。数据寄存器为0时下管导通，此实输出低电平。这种模式下只有低电平有驱动能力，高电平没有。 开漏模式可以作为通讯协议的驱动方式，比如I2C通讯的引脚，在多机通讯的模式下，可以避免各个设备的相互干扰。
开漏模式还可用于输出5V的电平信号
数据寄存器为1，下管关闭，输出外部上拉的VDD可以是5V。数据寄存器为0，下管开启，输出直接连接VSS输出为0V。
还有一种是两个MOS管都无效，也就是输出关闭，端口的电平由外部信号控制。
下面是开漏输出和推挽输出的系统结构图。
此模式下，输入仍有效。这是因为一个端口智能由一个输出，但可以有多个输入。
复用推挽输出和复用开漏输出
复用推挽输出与复用开漏输出只是数据选择器选择为片上外设控制，与推挽输出和开漏输出只是控制源的不同，工作模式相同。
GPIO的8种模式
