STM32 GPIO的八种工作模式
在STM32等微控制器中，GPIO（通用输入输出） 通常支持 8种工作模式，这些模式决定了引脚的行为方式（输入、输出、复用功能等）。以下是详细的分类和通俗解释：
1. 输入模式（Input Modes）
浮空输入（GPIO_Mode_IN_FLOATING）
特点：引脚电平完全由外部电路决定，内部不上拉也不下拉。
用途：读取外部信号（如按键、传感器），但易受干扰。
示例：
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
上拉输入（GPIO_Mode_IPU，Input Pull-up）
特点：内部通过电阻上拉到VCC（默认高电平），外部接地时读低电平。
用途：避免悬空引脚（如按键默认高电平，按下时拉低）。
示例：
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
下拉输入（GPIO_Mode_IPD，Input Pull-down）
特点：内部通过电阻下拉到GND（默认低电平），外部接VCC时读高电平。
用途：避免悬空引脚（如某些传感器输出默认低电平）。
示例：
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD;
2. 输出模式（Output Modes）
推挽输出（GPIO_Mode_Out_PP，Push-Pull）
特点：可输出高电平（驱动到VCC）或低电平（拉低到GND），驱动能力强。
用途：控制LED、驱动数字器件（如MOSFET）。
示例：
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
开漏输出（GPIO_Mode_Out_OD，Open-Drain）
特点：只能拉低电平（接GND），高电平靠外部上拉电阻实现。
用途：电平转换、I²C总线（避免多个设备冲突）。
示例：
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD;
3. 复用功能模式（Alternate Function Modes）
复用推挽输出（GPIO_Mode_AF_PP，Alternate Function Push-Pull）
特点：引脚用于外设功能（如USART、SPI），输出方式为推挽。
用途：高速外设通信（如PWM输出、UART_TX）。
示例：
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
复用开漏输出（GPIO_Mode_AF_OD，Alternate Function Open-Drain）
特点：引脚用于外设功能，输出方式为开漏。
用途：I²C、SMBus等需要开漏总线的场景。
示例：
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_OD;
4. 模拟模式（Analog Mode）
模拟输入/输出（GPIO_Mode_AIN，Analog Input）
特点：引脚直接连接ADC（模数转换器）或DAC（数模转换器），禁用数字功能。
用途：采集模拟信号（如温度传感器、音频输入）。
示例：
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
通俗总结
| 模式 | 关键行为 | 典型应用场景 |
|---|---|---|
| 浮空输入 | 电平由外部决定，易受干扰 | 读取外部开关、中断信号 |
| 上拉输入 | 默认高电平，按下拉低 | 按键检测 |
| 下拉输入 | 默认低电平，接高电平变高 | 某些传感器信号 |
| 推挽输出 | 强驱动高/低电平 | LED控制、数字信号输出 |
| 开漏输出 | 只能拉低，高电平靠上拉 | I²C总线、电平转换 |
| 复用推挽输出 | 外设控制推挽输出 | PWM、UART_TX |
| 复用开漏输出 | 外设控制开漏输出 | I²C_SCL/SDA |
| 模拟输入 | 连接ADC/DAC，禁用数字功能 | 采集电压、温度传感器 |
配置示例（STM32标准库）
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5; // 选择Pin5
GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP; // 推挽输出
GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; // 无上拉/下拉
GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH; // 高速模式
HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); // 初始化GPIOA关键点：
输入模式用于读取信号，输出模式用于驱动电路。
复用模式需配合外设（如USART、SPI）使用。
模拟模式仅用于ADC/DAC，其他功能失效。
记忆方式：
【浮空输入】- "随波逐流型"
就像你家门铃，没装电池也不接地，完全靠别人按（外部信号）。别人按就响，不按就啥反应没有。容易受干扰，隔壁装修都可能让它误响。【上拉输入】- "积极向上型"
门铃自带电池（上拉电阻），平时一直"叮"（高电平）。有人按门铃就变"咚"（低电平）。最常用的按键检测方式。【下拉输入】- "脚踏实地型"
门铃默认接地，平时一直"咚"（低电平）。有人按才变"叮"（高电平）。适合检测高电平触发的传感器。【模拟输入】- "精确测量型"
这不是门铃了，是个精确的体重秤（ADC）。能测量连续的电压值，比如0.5V、1.2V这种。用来接温度传感器、光照传感器等。【推挽输出】- "大力士型"
像健身教练，既能把你举高高（输出高电平），也能把你按地上（输出低电平）。力气大，带得动LED、继电器等。【开漏输出】- "单边猛男型"
只能把你按地上（输出低电平），举高高要靠别人帮忙（需要外接上拉电阻）。适合I2C这种多个设备一起用的总线。【复用推挽】- "专业运动员型"
和推挽输出一样能干，但是听外设指挥（比如串口的TX引脚）。专业的事交给专业的人做。【复用开漏】- "专业团队型"
和开漏输出一样，但是为I2C等总线服务。多个设备可以共用这个引脚。
【记忆口诀】
输入三种要记牢：
浮空随波易干扰，
上拉平时是高调，
下拉低调不喧嚣。
输出四种分两边：
推挽开漏各两遍，
普通外设不同选，
模拟输入最特别。