GPIO的8種工作方式：一、4 種輸入模式1.1? Floating Input? 浮空輸入1.2? Pull-up Input? 上拉輸入1.3? Pull-down Input? 下拉輸入1.4? Analog Input? 模擬輸入二、4種輸出模式2.1? General Push-Pull Output? 推挽輸出2.2? General Open-Drain Output? 開漏輸出2.3? Alternate?General Push-Pull Output? 復用推挽輸出2.4? Alternate?General Open-Drain Output? 復用開漏輸出

4種輸入模式原理及特點

1. 浮空輸入（Floating Input）
電路原理：引腳內部既不接上拉電阻（到 VDD），也不接下拉電阻（到 GND），直接連接到施密特觸發器（數字信號整形電路）。
核心特點：外部信號直接決定引腳電平，無外部信號時，引腳電平隨空間電磁干擾波動（“浮空” 即 “懸浮不定”）。
信號路徑：外部信號 → 施密特觸發器 → 內部數字電路（如寄存器）。
例：外部接按鍵且已串聯上拉電阻時，無需內部電阻，用浮空輸入檢測按鍵狀態。2. 上拉輸入（Pull-up Input）
電路原理：引腳內部通過開關接入上拉電阻（電阻值通常為 30-50kΩ，連接到 VDD），同時連接施密特觸發器。
核心特點：無外部信號時，上拉電阻將引腳 “拉到高電平”（接近 VDD）；外部輸入低電平時（如接地），引腳被拉低。
關鍵作用：通過內部電阻消除 “懸空狀態”，確保無外部信號時電平穩定。
例：按鍵一端接引腳，另一端接地，用上拉輸入時，按鍵未按則引腳為高電平，按下為低電平。3. 下拉輸入（Pull-down Input）
電路原理：與上拉輸入對稱，內部接入下拉電阻（連接到 GND），同時連接施密特觸發器。
核心特點：無外部信號時，下拉電阻將引腳 “拉到低電平”；外部輸入高電平時，引腳被拉高。
適用場景：外部信號為高電平有效（如傳感器輸出高電平觸發中斷），避免無信號時電平波動。4. 模擬輸入（Analog Input）
電路原理：引腳直接連接到 ADC（模數轉換器）的模擬信號通道，斷開所有內部上拉 / 下拉電阻和施密特觸發器（數字電路被隔離）。
核心特點：保留外部信號的 “連續電壓特性”（而非轉為 0/1 數字信號），確保 ADC 能采樣到真實的模擬電壓（如 0-3.3V 的漸變信號）。
例：連接光敏電阻（輸出隨光照變化的電壓），用模擬輸入讓 ADC 讀取光照強度。

4種輸出模式原理及特點

5. 推挽輸出（General Push-Pull Output）
電路原理：輸出級由兩個互補晶體管（NPN 和 PNP）組成：
輸出高電平時，NPN 管截止，PNP 管導通，引腳通過 PNP 管連接到 VDD（輸出高電平≈VDD）；
輸出低電平時，PNP 管截止，NPN 管導通，引腳通過 NPN 管連接到 GND（輸出低電平≈0V）。
核心特點：能主動輸出高 / 低電平，驅動能力強（拉電流和灌電流較大，通常可達 20mA），無需外部電阻。
例：直接驅動 LED（高電平點亮時，PNP 管提供拉電流；低電平點亮時，NPN 管提供灌電流）。6. 開漏輸出（General Open-Drain Output）
電路原理：輸出級只有 NPN 晶體管，PNP 晶體管被移除：
輸出低電平時，NPN 管導通，引腳接地（低電平≈0V）；
輸出高電平時，NPN 管截止，引腳處于 “高阻態”（相當于斷開），需通過外部上拉電阻連接到 VDD 才能輸出高電平。
核心特點：不能主動輸出高電平（依賴外部電阻），但支持 “線與” 功能（多個開漏輸出引腳接同一總線，任一輸出低電平則總線為低）。
例：I2C 總線的 SDA/SCL 線，多個設備通過開漏輸出共享總線，避免信號沖突。7. 復用推挽輸出（Alternate Function Push-Pull）
電路原理：輸出級結構與 “推挽輸出” 相同（互補晶體管），但控制信號來源從 “GPIO 控制器” 切換到 “片上外設”（如定時器、SPI、UART 等）。
核心特點：引腳功能被 “復用” 給外設，由外設直接驅動推挽輸出級，兼顧外設功能和強驅動能力。
例：定時器的 PWM 輸出引腳配置為復用推挽，由定時器直接控制高低電平切換，驅動電機調速。8. 復用開漏輸出（Alternate Function Open-Drain）
電路原理：輸出級結構與 “開漏輸出” 相同（僅 NPN 晶體管），但控制信號來自片上外設，而非 GPIO 控制器。
核心特點：外設通過開漏結構輸出信號，需外部上拉電阻，適合需要線與或電平轉換的外設場景。
例：I2C 外設的引腳配置為復用開漏，由 I2C 控制器控制輸出，通過外部上拉電阻實現多設備通信。