输入模式（Input Mode）

GPIO 引脚接收外部信号，STM32 可以读取电平状态，输入模式包括：

1、浮空输入（Floating input）

不连接上拉或下拉电阻，直接读取外部信号
特点：功耗低，但容易受干扰导致电平不稳定

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

// 打开 GPIO 时钟
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

// 配置 PA0 为浮空输入
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;   // 浮空
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

// 读取输入状态
uint8_t state = HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_0);

2、上拉输入（Input with Pull-Up）

内部连接上拉电阻，默认电平为高
外部拉低电压时，读取为低
特点：避免悬空，常用于按钮输入

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_1;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;   // 内部上拉
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

3、下拉输入（Input with Pull-Down）

内部连接下拉电阻，默认电平为高
外部拉高电平时，读取为高
特点：避免悬空

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_2;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN; // 内部下拉
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

4、模拟输入（Analog Input）

引脚直接连接到 ADC（模数转换器），用于采集模拟电压
特点：不能用作数字输入，适合传感器、采集类应用

输出模式

GPIO 引脚输出信号，STM32 可以控制外部电路，输出模式包括：

1、推挽输出（Push-Pull Output）

高电平和低电平都能驱动输出
特点：输出强、速度快，适合LED、继电器等负载

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_3;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  // 推挽输出
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW; // 输出速度
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

// 输出高低电平
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_SET);   // 高
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_3, GPIO_PIN_RESET); // 低

2、开漏输出（Open-Drain Output）

低电平有效，高电平悬空，需要外部上拉电阻
特点：适合 IC² 总线、与不同电压电平接口

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_4;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_OD;  // 开漏输出
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;          // 外部上拉
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

3、输出速度设置（Output Speed）

GPIO 输出可以选择速度等级：低速、中速、高速、超高速
高速输出上升/下降沿快，功耗较高
用途：高速通信或脉冲信号控制

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

// 打开 GPIOA 时钟
__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();

// 配置 PA5 为推挽输出
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;  // 推挽输出
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

// 设置输出速度
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;       // 低速
// GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM; // 中速
// GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;   // 高速
// GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; // 超高速

HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

// 控制 LED
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);   // 输出高电平
HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_RESET); // 输出低电平

4、上下拉选择（Pull-Up/Pull-Down）

输出模式下也可以配置内部上拉/下拉，保证输出状态稳定

复用功能模式（Alternate Function Mode）

GPIO 引脚复用为外设功能（AF），如 UART、SPI、IC² 、定时器PWM、CAN等
输出类型可以是推挽或开漏，根据外设要求设置
优势：硬件驱动信号，不用软件手动控制，提高效率

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;            // 复用推挽
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH;
GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF5_SPI1;         // 复用 SPI1
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

模拟模式（Analog Mode）

GPIO 引脚直接接入 ADC/DAC/比较器等模拟功能模块
特点：不驱动数字电平，也不参与数字输入输出
用途：信号采集、模拟控制、音频输出等

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_6;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_ANALOG;  // 模拟模式
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;       // 不上拉不下拉
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

附加功能

EXTI（外部中断）输入：输入模式可以使能中断，响应上升沿、下降沿或双沿触发事件
高速/低功耗模式：不同模式下可以优化功耗或输出速度

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING; // 上升沿触发
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct);

// 使能中断
HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 0, 0);
HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);

// 中断服务函数
void EXTI0_IRQHandler(void)
{
    HAL_GPIO_EXTI_IRQHandler(GPIO_PIN_0);
}

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)
{
    if(GPIO_Pin == GPIO_PIN_0)
    {
        // 中断触发处理
    }
}

输入函数

uint8_t GPIO_ReadInputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
功能：读取 GPIO 端口中某个引脚的输入状态（高电平或低电平）。

参数：

GPIOx：要读取的 GPIO 端口，比如 GPIOA、GPIOB 等。

GPIO_Pin：指定的引脚，如 GPIO_Pin_0、GPIO_Pin_5。

返回值：

1 表示高电平

0 表示低电平

if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOA, GPIO_Pin_0) == 1) {
    // GPIOA的0号引脚为高电平
}

uint16_t GPIO_ReadInputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);
功能：读取整个 GPIO 端口的输入状态（16位，每位对应一个引脚）。

参数：

GPIOx：要读取的 GPIO 端口。

返回值：

16 位值，每一位对应 GPIOx 的每个引脚状态。例如 0x0001 表示第 0 号引脚为高电平，其他引脚为低电平。

uint16_t value = GPIO_ReadInputData(GPIOB);
if(value & GPIO_Pin_3) {
    // GPIOB的3号引脚为高电平
}

uint8_t GPIO_ReadOutputDataBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
功能：读取 GPIO 端口中某个引脚的输出状态（高电平或低电平）。

参数：

GPIOx：GPIO 端口

GPIO_Pin：引脚编号

返回值：

1 表示输出高电平

0 表示输出低电平

if(GPIO_ReadOutputDataBit(GPIOC, GPIO_Pin_5) == 1) {
    // GPIOC的5号引脚输出高电平
}

uint16_t GPIO_ReadOutputData(GPIO_TypeDef* GPIOx);
功能：读取整个 GPIO 端口的输出状态（16位）。

参数：

GPIOx：GPIO 端口

返回值：

16 位值，每一位对应 GPIOx 的输出状态。

uint16_t out_val = GPIO_ReadOutputData(GPIOC);
if(out_val & GPIO_Pin_1) {
    // GPIOC的1号引脚输出高电平
}

输出函数

void GPIO_SetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
功能：将 GPIO 指定引脚置为高电平（1）。

参数：

GPIOx：GPIO 端口

GPIO_Pin：引脚编号

GPIO_SetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0); // 将 GPIOA的0号引脚置高

void GPIO_ResetBits(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin);
功能：将 GPIO 指定引脚置为低电平（0）。

GPIO_ResetBits(GPIOA, GPIO_Pin_0); // 将 GPIOA的0号引脚置低

void GPIO_WriteBit(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t GPIO_Pin, BitAction BitVal);
功能：根据 BitVal 设置 GPIO 指定引脚的状态。

参数：

GPIOx：GPIO 端口

GPIO_Pin：引脚编号

BitVal：Bit_SET 或 Bit_RESET

GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_3, Bit_SET);   // 置高
GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_3, Bit_RESET); // 置低

void GPIO_Write(GPIO_TypeDef* GPIOx, uint16_t PortVal);
功能：一次性写入整个 GPIO 端口的输出状态（16 位）。

参数：

GPIOx：GPIO 端口

PortVal：16位输出值，每位对应引脚状态

GPIO_Write(GPIOC, 0x00FF); // 将 GPIOC的低8位引脚置高，高8位保持低

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GPIO输入/输出函数

输入模式（Input Mode）

1、浮空输入（Floating input）

2、上拉输入（Input with Pull-Up）

3、下拉输入（Input with Pull-Down）

4、模拟输入（Analog Input）

输出模式

1、推挽输出（Push-Pull Output）

2、开漏输出（Open-Drain Output）

3、输出速度设置（Output Speed）

4、上下拉选择（Pull-Up/Pull-Down）

复用功能模式（Alternate Function Mode）

模拟模式（Analog Mode）

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