GPIO简介

GPIO（General Purpose Input Output）通用输入输出口

可配置为8种输入输出模式

引脚电平：0V~3.3V，部分引脚可容忍5V

输出模式下可控制端口输出高低电平，用以驱动LED、控制蜂鸣器、模拟通信协议输出时序等

输入模式下可读取端口的高低电平或电压，用于读取按键输入、外接模块电平信号输入、ADC电压采集、模拟通信协议接收数据等

引脚电平：0V~3.3V，部分引脚可容忍5V

什么是 5V 容忍（FT = Five-Volt Tolerant）

STM32 芯片供电是3.3V，普通 IO 引脚最高只能输入 3.6V，超过会击穿内部二极管、烧坏芯片；

标有FT的引脚内部做了特殊耐压电路，输入模式下可以直接接 5V 电平，不会烧毁芯片。

只有配置成【输入模式】时，FT 引脚才支持 5V 输入；一旦配置成推挽输出，绝对不能外接 5V！

GPIO基本结构

APB2 总线（紫色双向箭头）

• APB2 是 STM32 高速外设总线，GPIOA、GPIOB、GPIOC、GPIOD、GPIOE全部挂载在这条总线上。

• 作用：CPU 通过 APB2 总线读写 GPIO 内部寄存器，实现引脚配置、电平读写。

  黄色双向箭头（寄存器 ↔ 驱动器）

  CPU 改写寄存器配置后，寄存器会控制驱动器电路切换工作模式；外部引脚电平变化也会通过驱动器反馈存入 IDR 输入寄存器，实现双向信号交互。

  模式本质：配置 GPIO 模式，本质是修改寄存器，切换驱动器内部 MOS、上下拉电阻的通断；

  GPIO模式

上拉输入

IPU = Input Pull-Up，内部自带上拉电阻的输入模式

1. 引脚作为输入，用来读取外部按键、传感器高低电平；

2. 芯片内部集成一个上拉电阻（约 30~50KΩ）接到 3.3V；

3. 外部没接东西时，内部电阻自动把引脚拉到高电平，不会浮空乱跳。

   STM32 通用推挽输出（GPIO_Mode_Out_PP）

   1. 先拆开两个词：推挽 + 通用输出

   推挽（Push-Pull）

   GPIO 内部有两个 MOS 管：

   • 上管：接 VCC（高电平）

   • 下管：接 GND（低电平）

   1. 输出高电平：上管导通，下管截止→ 引脚直接拉到 3.3V

   2. 输出低电平：下管导通，上管截止 → 引脚直接拉到 0V，

   3. 一推一拉，所以叫推挽

      用 STM32 GPIO 控制（重点，你做外设驱动会用到）

场景 1：NPN 三极管驱动负载（继电器 / LED）图片下方

接线

1. 发射极E → GND（有箭头的一方）

2. 基极B → GPIO 引脚（串联 1k 限流电阻）

3. 集电极C → 负载负极，负载正极接 3.3V/5V

控制逻辑

• GPIO 输出高电平 (3.3V)：Vb=3.3V > Ve=0V → 三极管导通，负载通电工作

• GPIO 输出

  低电平 (0V)

  ：Vb=Ve → 三极管截止，负载断电

  适配 STM32 推挽输出，最常用方案

场景 2：PNP 三极管驱动负载，图片上方

接线

1. E → 3.3V/5V

2. B → GPIO 引脚（串联 1k 限流电阻）

3. C → 负载正极，负载负极接 GND

控制逻辑

• GPIO 输出低电平 (0V)：Ve=3.3V > Vb=0V → 三极管导通，负载通电

• GPIO 输出

  高电平 (3.3V)

  ：Ve=Vb → 三极管截止，负载断电

  注意：3.3V 单片机控制 PNP，最大只能切换 3.3V 负载；若要控制 5V 负载，需搭配电平转换。