GPIO详解：不仅仅是输入输出那么简单
"别小看一个小小的引脚，它可是 MCU 世界的社交之门。"
👋 先打个招呼：什么是 GPIO？
GPIO，全称是 General Purpose Input/Output ------ 通用输入输出口。
简单说，它就像 MCU 身上的"手指"：
输入模式：它能感知外部世界（比如按键按下）
输出模式：它能控制外部设备（比如点亮LED）
别以为它只是通电/断电！
GPIO 的"本领"比你想象的多很多！
🧠 GPIO 的核心概念梳理
概念
通俗解释
输入模式
"耳朵"------用来接收信号
输出模式
"手"------用来发出信号
上拉/下拉
默认信号状态，不悬空就靠它
推挽输出
能输出高电平也能输出低电平
开漏输出
只能拉低，靠外部上拉输出高
复用功能
"兼职"的引脚，比如串口、I2C、PWM等
中断功能
引脚也能"打断"主程序，成为中断源
速度设置
并不是说跑步，而是电气变化的快慢（驱动能力）
⚡ 输入模式：不是你以为的那么简单
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GPIO_MODE_INPUT
输入模式一般配合 上拉 或 下拉 使用：
场景
原因
内部上拉
防止引脚悬空漂移，默认为高电平
内部下拉
保持引脚为低电平，适合低有效按键
无上拉下拉
用外部电路控制，或用于模拟输入
举个例子：你用按键接 GND，那就要设置为"输入 + 上拉"，按下时变低电平。
💡 输出模式：推挽 vs 开漏
🚀 推挽输出（GPIO_MODE_OUTPUT_PP）
能把引脚拉高也能拉低，适合控制 LED、继电器等。
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HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET); // 输出高
🌪 开漏输出（GPIO_MODE_OUTPUT_OD）
只能拉低，拉高需要靠外部上拉电阻。
适合做I2C总线、多个设备共用一根线的场景。
🧬 复用模式：GPIO 的"分身术"
你定义的是 GPIO，其实它暗地里还兼职着：
USART_TX/RX（串口通信）
I2C_SCL/SDA（I2C 通信）
PWM 输出
ADC 输入
外部中断 EXTI
这就需要设置为 GPIO_MODE_AF_xx 模式（AF = Alternate Function）
👉 一个引脚，多种身份，选谁就看配置！
⏱️ GPIO的输出速度有啥用？
STM32等平台经常让你选：
GPIO_SPEED_FREQ_LOW
GPIO_SPEED_FREQ_MEDIUM
GPIO_SPEED_FREQ_HIGH
这并不是 MCU 执行速度，而是 引脚电气输出的上升/下降沿速度。
太快：可能引起信号串扰、干扰（尤其在长线上）
太慢：可能带不动外设，波形变形
推荐做法：
用途
推荐速度
普通LED
Low
SPI/I2C/PWM
Medium or High
驱动高速信号/屏幕
High
🔧 中断功能：GPIO也能做触发器！
某些 GPIO 支持外部中断，比如 STM32 的 EXTI（External Interrupt）。
配置为：
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GPIO_MODE_IT_FALLING // 下降沿触发
GPIO_MODE_IT_RISING // 上升沿触发
GPIO_MODE_IT_RISING_FALLING // 双边触发
然后写 ISR（中断服务函数）即可对按钮、电平变化做出及时响应！
📦 特殊功能小结（不同MCU略有不同）
特性
说明
锁定 GPIO
防止误改配置（STM32 有 GPIOx_LCKR）
上电默认态
GPIO 默认可能是浮空，要谨慎使用
电流驱动能力
有的 GPIO 可驱动几十 mA，有的却只能带小负载
复用限制
某些 GPIO 只能用于特定功能，不可乱配（查看芯片手册）
🧪 实战小练习建议
练习项目
技能点
点亮一个LED
推挽输出
按下按钮点亮灯
输入 + 中断
软件控制蜂鸣器
输出控制、PWM复用
用一根线控制多个设备
开漏输出 + 上拉
软件模拟串口
开漏 + 中断 + 复用
🧠 一句话总结
"GPIO，是MCU和世界沟通的最小单元，掌握它，你才能真正掌握嵌入式的'肌肉'。"