IO端口位：如PA5/PC10/PE7等
IO端口位可以配置为8种模式，给人眼花缭乱、不知所措的感觉。如何才能正确掌握端口位的配置，成为悬在每一位嵌入式初级工程师心上的难题。接下来，我们就试图破除阻碍我们继续前进的这块石头。
虽然IO端口位在单片机内部分为输入通道和输出通道，但对外共用一个通道。为什么要设计为共用呢？因为可以节约硬件资源、简化硬件设计。不过，虽然是共用，但在任意时刻，输入和输出只能二选一。这是很好理解的：一条只有一车宽的马路，面对面行驶的两辆车必然冲突。所以，当端口位在输出模式时，读取输入数据寄存器，实际上读的是输出的内容；当端口位在输入模式时，读取输出数据寄存器，实际上读的是上次输出的内容。
图1 IO端口硬件电路
为了避免混淆和冲突，在使用IO端口位时，输入时刻请配置为输入模式，输出时刻请配置为输出模式。为了更好地理解输入模式和输出模式之间的区别，下面我们结合图1进行讲解。
输出模式
输出模式其实只有两种：推挽输出模式和开漏输出模式（使用复用功能就配置为复用输出模式，区别在于输出源的不同）。
配置IO端口位为推挽输出模式。当我们输入1到“输出控制”单元，则“输出控制”单元就输出A为1，B为1，从而使PMOS导通，NMOS截止，IO端口位就和VDD导通，从而输出1；当我们输入0到“输出控制”单元，则“输出控制”单元就输出A为0，B为0，从而使PMOS截止，NMOS导通，IO端口位就和GND导通，从而输出0。（至于“输出控制”单元内部原理，我们不需要知道）
配置IO端口位为开漏输出模式。“输出控制”单元始终输出A为0，也就是PMOS始终截止。当我们输入1到“输出控制”单元，则“输出控制”单元就输出B为1，从而使NMOS截止，IO端口位浮空，状态不定；当我们输入0到“输出控制”单元，则“输出控制”单元就输出B为0，从而使NMOS导通，IO端口位就和GND导通，从而输出0。所以，开漏输出模式下，只能输出低电平，反而是输入1到“输出控制”单元使IO口浮空时，就可以读取外部输入了。很奇怪，输出模式反而成为输入模式了。
因此，配置IO端口位为开漏输出模式时，我们一般要外接上拉电阻。上拉电阻和上拉PMOS是有区别的：上拉电阻诞生了所谓的“准双向口”（所以读取外部输入状态要先写1）。
参考图1并想象外部上拉电阻，我们重新分析配置IO端口位为开漏输出模式时的输出情况。“输出控制”单元始终输出A为0，也就是PMOS始终截止。当我们输入1到“输出控制”单元，则“输出控制”单元就输出B为1，从而使NMOS截止，IO端口位被上拉电阻上拉到VDD，从而输出1（根据阻值大小分为弱上拉和强上拉）；当我们输入0到“输出控制”单元，则“输出控制”单元就输出B为0，从而使NMOS导通，IO端口位就和GND导通，从而输出0（注意，强上拉再强也强不过直连导通，所以不会上拉到VDD）。很好，开漏输出模式也能输出0和1了。此外，如果要把IO端口位作为准双向口使用，就必须先写1使NMOS截止。
最后呢，我不建议将其作为准双向口，不规范，也没必要，如果要输入就配置为输入模式呗。好的，下面我们再说说输入模式。
输入模式
除了模拟输入一般作为ADC输入使用，其余三个大多数时候通用哦。上拉输入和下拉输入正如前面所说，强拉再强也强不过直连导通，所以都是可以正常获取外部的输入状态。采用上拉和下拉的好处是可以避免出现不定状态，防止外部干扰。在浮空输入模式下，IO端口位的输入阻抗很高，不过易受干扰。至于浮空输入模式有什么用，后续还需要学习补充。
STM32F103上拉/下拉输入模式
GPIOMode_TypeDef中关于上拉/下拉输入模式的两个枚举常量的定义如下
GPIO_Mode_IPD = 0x28, GPIO_Mode_IPU = 0x48,
这两个的低位都是1000，高位一个是0010一个是0100，在GPIO的初始化函数最后进行如下区分
if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPD) GPIOx->BRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos); /* Reset the corresponding ODR bit */ if (GPIO_InitStruct->GPIO_Mode == GPIO_Mode_IPU) GPIOx->BSRR = (((uint32_t)0x01) << pinpos); /* Set the corresponding ODR bit */
说明高位是用来区分设置的模式是IPU还是IPD，从而用来初始化IO端口的输出用的。
那么，为什么要有上拉/下拉输入模式呢？
如果没有上拉/下拉输入模式而选择浮空输入，那么就要由外设决定电平，但是这有局限性：外设不能有高阻态。因为浮空输入时IO口电平不稳定、受外界影响较大。比如按键通常在松开时就处于浮空状态。而上拉/下拉提供了一个强抗干扰模式，比如低电平有效，就可以设置上拉输入模式，这样就在没有触发电平的时候，IO口维持一个高电平，就可以抵抗较强的干扰！