【1】GPIO位结构
【1-1】输入部分
- 为了保护IO引脚，上下各接一个保护二极管，用于限幅输入电压。
- 上面二极管接VDD(3.3V)，下面的二极管接VSS(0V)。
- 如果输入电压比3.3V还要高，上面二极管导通，输入电压产生的电流会直接流入VDD而不是内部电流。
- 如果输入电压比0V还要低，相对于VSS电压是负电压，下方二极管导通，电流直接从VSS流出去，不会汲取内部电流。
- 如果电压在0到3.3V之间，两个二极管均不导通
【1-1-2】上拉电阻和下拉电阻
- 上拉输入模式（默认为高电平的输入模式）——上面导通，下面断开。引脚悬空时，上拉电阻保证引脚的高电平
- 下拉输入模式（默认为低电平的输入方式）——上面断开，下面导通
- 浮空输入模式——上下都断开
- 其作用是为了给输入提供一个默认的输入电平。如果什么都不接，输入处于一个浮空的状态，引脚的输入电平极易受到外界干扰而改变。为了避免引脚悬空导致输入数据不确定，需要加上上拉或下拉电阻。
【1-1-3】用肖特基管构成的施密特触发器：对输入电压进行整形（高于上限输出高，低于下限输出低）
【1-1-4】整形后的波形写入数据寄存器，用程序读取数据寄存器对应的某一位数据 = 端口的输入电平。
【1-2】输出部分：
- 如果需要对某一位进行置1操作，在位设置寄存器的对应位写1即可（对应位置1，剩下为0的位保持不变）。这样的操作只操作1位不影响其他位，而且是一步到位。
- 如果需要对某一位进行置0操作，在位清除寄存器的对应位写1即可
【1-3】输出控制在之后接到了两个MOS管
- MOS管是一种电子开关，由信号控制开关的导通和关闭，开关负责将IO口接到VDD或者VSS。
- 在推挽输出模式下，P-MOS和N-MOS均有效。数据寄存器为1时，上管导通，下管断开，输出直接接到VDD，输出高电平。数据寄存器为0时，上管断开，下管导通，输出直接接到VSS，输出低电平。
- 在开漏输出模式下，P-MOS无效，只有N-MOS在工作。数据寄存器为1时，下管断开，输出全断，处于高阻模式。数据寄存器为0时，下管导通，输出直接接到VSS，输出低电平。