本文将以STM32为例来详解MCU的GPIO引脚的各种配置方式。一个MCU有很多物理引脚，然而这些物理引脚并不全是GPIO，还有电源引脚，地引脚，复位引脚等等。只有那些可以用于配置成输入输出功能的引脚才是GPIO引脚。这些 GPIO 引脚又被分成很多组，每组又包含多个引脚，比如常用的分组有 GPIOA、GPIOB、GPIOC 至 GPIOE 等等。
MCU的GPIO引脚常用的有以下几种配置方式：浮空输入_IN_FLOATING
带上拉输入_IPU
带下拉输入_IPD
模拟输入_AIN
开漏输出_OUT_OD
推挽输出_OUT_PP
开漏复用输出_AF_OD
推挽复用输出_AF_PP
4输入 + 2 输出 + 2 复用输出，一共是8种模式，下面依次分别来进行分析讲解。
在开始分析GPIO引脚的各种配置模式之前，我们先整体来了解下MCU引脚的内部结构，对后面我们了解各种配置模式会有帮助。
以上是芯片引脚的内部结构，我们分别来看下：1.保护二极管芯片的引脚电平0~3.3V，部分引脚可以5V,引脚的两个保护二级管可以防止引脚外部过高或过低的电压输入1.当引脚电压高于VDD 时，上方的二极管导通
防止过高电压进入芯片内部烧坏芯片
2.当引脚电压低于 VSS 时，下方的二极管导通
防止电压过低，从芯片内部汲取电流
施密特触发器
具有滤波的作用，就是让通过的电平输出稳定的高低电平
下面再回过头来看GPIO的配置模式：
一、浮空输入模式：
上图绿色的表示便是浮空输入的过程，外部输入时0读出的就是0，外部输入时1读出的就是1，外部没有输入IO处于阻塞读不出电平状态。
用处：感觉在信号处理方面用的比较好，比如在读取一段一段的波形，可以清晰的知道什么时候是0信号，什么时候是1信号，什么时候是没有信号的。
二、上拉输入模式：
与前面介绍的浮空输入模式相比，仅仅是在数据通道上面，接入了一个上拉电阻，根据
STM32的数据手册，这个上拉电阻阻值介于30K~50K 欧姆。同样，CPU可以随时在“输入数据寄存器”的另一端，通过内部的数据总线读出I/O 端口的电平变化的状态。
三、下拉输入模式：
对于输入下拉模式的输入，是在数据通道的下部，接入了一个下拉电阻。
根据STM32的数据手册，这个下拉电阻阻值也是介于30K~50K 欧姆。
对于要加上拉或下拉电阻：
1.当作单片机作为输入时，假设我们直接在IO端口接一个按键到地（或电源）。
因为按键按，于不按管脚都是悬空的。单片机就很难检测按键是否按下。
所以人为的接一个上拉（或下拉）。以确定未按下的时候IO输入电平的状态
2.可以提高芯片的抗干扰能
3.当单片机的IO口作输出时，如果不接上拉电阻只能提供灌电流。无法输出电流驱动外接设备。这时也需要考虑上拉电阻。这样才可以使IO输出高电平
四、模拟输入模式
这模式主要为片上外设ADC而配置，从外部读取模拟信号
模拟信号：测试信号未经过采样前，均是时间和幅值均是连续的信号称为模拟信号，例如连续变化的电压，电流，温度等等。
数字信号：模拟信号经等间隔“采样”及幅值量化以后，时间和幅值均是不连续的（离散）的信号,例如0 /1。这里不需要经过施密特滤波，人家本来就要连续变化的模拟量。
五、推挽输出
可以输出高、低电平，连接数字器件；推挽结构一般是指两个三极管分别受两个互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截止。高低电平由IC的电源决定。
推挽
电路是两个参数相同的三极管或MOSFET，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小、效率高。输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。推拉式输出级既提高电路的负载能力，又提高开关速度。
当输出寄存器输出低电平，则引脚也输出低电平
六、开漏输出
输出端相当于三极管的集电极，要得到高电平状态需要上拉电阻才行。适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强（一般20mA以内）。开漏形式的电路有以下几个特点：
1、利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经上拉电阻、MOSFET到GND。IC内部仅需很小的栅极驱动电流。
2、一般来说，开漏是用来连接不同电平的器件，匹配电平用的，因为开漏引脚不连接外部的上拉电阻时，只能输出低电平，如果需要同时具备输出高电平的功能，则需要接上拉电阻，很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压，便可以改变传输电平。比如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。（上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的速度。阻值越大，速度越低功耗越小，所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。）
3、开漏输出提供了灵活的输出方式，但是也有其弱点，就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电，所以当电阻选择小时延时就小，但功耗大；反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求，则建议用下降沿输出。
4、可以将多个开漏输出连接到一条线上。通过一只上拉电阻，在不增加任何器件的情况下，形成“与逻辑”关系，即“线与”。可以简单的理解为：在所有引脚连在一起时，外接一上拉电阻，如果有一个引脚输出为逻辑0，相当于接地，与之并联的回路“相当于被一根导线短路”，所以外电路逻辑电平便为0，只有都为高电平时，与的结果才为逻辑1。
当输出寄存器输出高电平，则引脚输出高阻态
七、复用开漏输出、复用推挽输出：
可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况（即并非作为通用IO口使用）
复用推挽\开漏和（推挽\开漏输出）区别在于起点不一样，复用输出来源片上外设。
用处：复用开漏输出---片内外设功能（TX1,MOSI,MISO.SCK.SS）
复用推挽输出---片内外设功能（I2C的SCL,SDA）
复用功能模式中，输出使能，输出速度可配置，可工作在开漏及推挽模式， 但是输出信号源于其它外设
输出数据寄存器 GPIOx_ODR 无效；输入可用，通过输入数据寄存器可获取 I/O 实际状态，但一般直接用外设的寄存器来获取该数据信号
