General Purpose Input Output （通用輸入/輸出）簡稱為GPIO，或總線擴展器，人們利用工業標准I2C、SMBus或SPI接口簡化了I/O口的擴展。當微控制器或芯片組沒有足夠的I/O端口，或當系統需要采用遠端串行通信或控制時，GPIO產品能夠提供額外的控制和監視功能。
GPIO的常用四種輸出方式：
（1）推挽輸出
（2）開漏輸出
（3）復用推挽
（4）復用開漏。
四種輸入方式：
（1）浮空輸入
（2）上拉輸入
（3）下拉輸入
（4）模擬輸入
下文將介紹GPIO的 八種輸入/輸出模式：
一、推挽輸出：
可以輸出高、低電平，連接數字器件；推挽結構一般是指兩個三極管分別受兩個互補信號的控制，總是在一個三極管導通的時候另一個截止。高低電平由IC的電源決定。
推挽電路是兩個參數相同的三極管或MOSFET，以推挽方式存在於電路中，各負責正負半周的波形放大任務，電路工作時，兩只對稱的功率開關管每次只有一個導通，所以導通損耗小、效率高。輸出既可以向負載灌電流，也可以從負載抽取電流。推拉式輸出級既提高電路的負載能力，又提高開關速度。
二、開漏輸出：
輸出端相當於三極管的集電極，要得到高電平狀態需要上拉電阻才行。適合於做電流型的驅動，其吸收電流的能力相對強（一般20mA以內）。開漏形式的電路有以下幾個特點：
1、利用外部電路的驅動能力，減少IC內部的驅動。當IC內部MOSFET導通時，驅動電流是從外部的VCC流經上拉電阻、MOSFET到GND。IC內部僅需很小的柵極驅動電流。
2、一般來說，開漏是用來連接不同電平的器件，匹配電平用的，因為開漏引腳不連接外部的上拉電阻時，只能輸出低電平，如果需要同時具備輸出高電平的功能，則需要接上拉電阻，很好的一個優點是通過改變上拉電源的電壓，便可以改變傳輸電平。比如加上上拉電阻就可以提供TTL/CMOS電平輸出等。（上拉電阻的阻值決定了邏輯電平轉換的速度。阻值越大，速度越低功耗越小，所以負載電阻的選擇要兼顧功耗和速度。）
3、開漏輸出提供了靈活的輸出方式，但是也有其弱點，就是帶來上升沿的延時。因為上升沿是通過外接上拉無源電阻對負載充電，所以當電阻選擇小時延時就小，但功耗大；反之延時大功耗小。所以如果對延時有要求，則建議用下降沿輸出。
4、可以將多個開漏輸出連接到一條線上。通過一只上拉電阻，在不增加任何器件的情況下，形成“與邏輯”關系，即“線與”。可以簡單的理解為：在所有引腳連在一起時，外接一上拉電阻，如果有一個引腳輸出為邏輯0，相當於接地，與之並聯的回路“相當於被一根導線短路”，所以外電路邏輯電平便為0，只有都為高電平時，與的結果才為邏輯1。
關於推挽輸出和開漏輸出，用一幅簡單的圖形來概括：在下圖中，左邊的便是推挽輸出模式，其中比較器輸出高電平時下面的PNP三極管截止，而上面NPN三極管導通，輸出電平VS+；當比較器輸出低電平時則恰恰相反，PNP三極管導通，輸出和地相連，為低電平。右邊的則可以理解為開漏輸出形式，需要接上拉。
三、浮空輸入
對於浮空輸入，一直沒找到很權威的解釋，只好從以下圖中去理解了
由於浮空輸入一般多用於外部按鍵輸入，結合圖上的輸入部分電路，我理解為浮空輸入狀態下，IO的電平狀態是不確定的，完全由外部輸入決定，如果在該引腳懸空的情況下，讀取該端口的電平是不確定的。
四、上拉輸入/下拉輸入/模擬輸入：這幾個概念很好理解，從字面便能輕易讀懂。
五、復用開漏輸出、復用推挽輸出：
可以理解為GPIO口被用作第二功能時的配置情況（即並非作為通用IO口使用）
六、總結在STM32中IO模式選用
1、浮空輸入GPIO_IN_FLOATING ——浮空輸入，可以做KEY識別，RX1
2、帶上拉輸入GPIO_IPU——IO內部上拉電阻輸入
3、帶下拉輸入GPIO_IPD—— IO內部下拉電阻輸入
4、模擬輸入GPIO_AIN ——應用ADC模擬輸入，或者低功耗下省電
5、開漏輸出GPIO_OUT_OD ——IO輸出0接GND，IO輸出1，懸空，需要外接上拉電阻，才能實現輸出高電平。當輸出為1時，IO口的狀態由上拉電阻拉高電平，但由於是開漏輸出模式，這樣IO口也就可以由外部電路改變為低電平或不變。可以讀IO輸入電平變化，實現C51的IO雙向功能
6、推挽輸出GPIO_OUT_PP ——IO輸出0-接GND， IO輸出1 -接VCC，讀輸入值是未知的
7、復用功能的推挽輸出GPIO_AF_PP ——片內外設功能（I2C的SCL，SDA）
8、復用功能的開漏輸出GPIO_AF_OD——片內外設功能（TX1，MOSI，MISO.SCK.SS）
七、STM32設置實例：
1、模擬I2C使用開漏輸出_OUT_OD，接上拉電阻，能夠正確輸出0和1；讀值時先GPIO_SetBits（GPIOB， GPIO_Pin_0）；拉高，然后可以讀IO的值；使用GPIO_ReadInputDataBit（GPIOB，GPIO_Pin_0）；
2、如果是無上拉電阻，IO默認是高電平；需要讀取IO的值，可以使用帶上拉輸入_IPU和浮空輸入_IN_FLOATING和開漏輸出_OUT_OD；
八、通常有5種方式使用MCU的某個引腳功能，其配置方式如下：
1、作為普通GPIO輸入：根據需要配置該引腳為浮空輸入、帶弱上拉輸入或帶弱下拉輸入，同時不要使能該引腳對應的所有復用功能模塊。
2、作為普通GPIO輸出：根據需要配置該引腳為推挽輸出或開漏輸出，同時不要使能該引腳對應的所有復用功能模塊。
3、作為普通模擬輸入 ：配置該引腳為模擬輸入模式，同時不要使能該引腳對應的所有復用功能模塊。
4、作為內置外設的輸入：根據需要配置該引腳為浮空輸入、帶弱上拉輸入或帶弱下拉輸入，同時使能該引腳對應的某個復用功能模塊。
5、作為內置外設的輸出：根據需要配置該引腳為復用推挽輸出或復用開漏輸出，同時使能該引腳對應的所有復用功能模塊。
九、GPIO相關的寄存器（7個寄存器）
1、端口配置低寄存器（GPIOx_CRL）
2、端口配置高寄存器（GPIOx_CRH）
3、端口輸入數據寄存器（GPIOx_IDR）
4、端口輸出數據寄存器（GPIOx_ODR）
5、端口位設置/清除寄存器（GPIOx_BSRR）
6、端口位清除寄存器（GPIOx_BRR）
7、端口配置鎖定寄存器（GPIOx_LCKR）
總結：注意如果有多個復用功能模塊對應同一個引腳，只能使能其中之一，其它模塊保持非使能狀態。比如要使用STM32F103VBT6的47、48腳的USART3功能，則需要配置47腳為復用推挽輸出或
復用開漏輸出，配置48腳為某種輸入模式，同時使能USART3並保持I2C2為非使能狀態。如果要使用STM32F103VBT6的47腳作為TIM2_CH3，則需要對TIM2進行重映射，然后再按復用功能的方式配置
對應引腳