GPIO有八种工作模式，分别是推挽输出、开漏输出、复合推挽输出、复合开漏输出、模拟输入、上拉输入、下拉输入、浮空输入。

在了解这些之前，我们先来看一下GPIO口内部的结构：

I/O引脚一般工作电压为3.3V，在它边的两个二极管起到保护作用。VDD为3.3V，当输入电压大于3.3V时，电流就会流向二极管，从而起到保护作用。在它下面的VSS也同理，为0V，当输入电压小于0V时，电流就会流向二极管，从而起到保护作用。当然这种方式并不是长时间有效的。也有些I/O引脚本身就能够容忍5V的电压。

接下来，先来看输入模式吧！

说到输入模式需要先提一提TTL肖特基触发器（也叫施密特触发器），其作用是稳定电平。由于外部输入的电压不太稳定，并不能达到标准的3.3V或0V。施密特触发器会产生两个参考电压，当电压高于较高的参考电压就视为高电平；当电压低于较低的参考电压就视为低电平；在两个参考电压间就保持原本的电平。通过TTL肖特基触发器后可以被输入数据寄存器读取，也可以至片上外设输入。（片上外设：如定时器的PWM、USART、I2C、SPI、CAN）

1.上拉输入：可读取引脚电平，内部连接上拉电阻，因为连到了VDD，所以悬空时默认高电平，最后通过TTL肖特基触发器，输出的是数字信号，是一种数字输入。

2.下拉输入：可读取引脚电平，内部连接下拉电阻，因为连到了VSS，所以悬空时默认低电平，最后通过TTL肖特基触发器，输出的是数字信号，是一种数字输入。

3.浮空输入：可读取引脚电平，IO的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定。若引脚悬空，由于受到外界干扰，电平也是不确定的。最后通过TTL肖特基触发器，输出的是数字信号，是一种数字输入。

4.模拟输入：GPIO无效，引脚直接接入内部ADC（主要用于将连续传输的模拟信号转换为数字信号）。因为没有通过TTL肖特基触发器，输出的是模拟信号，是一种模拟输入。

我们再来看输出模式，输出模式下可以通过输入数据寄存器读取引脚状态，但是输入模式下无法通过输出寄存器控制引脚状态。输出控制是由两个MOS管组成的，也就是开关。

1.开漏输出：可输出引脚电平，开漏输出时P-MOS是关闭的，高电平时N-MOS断开，为高阻态；低电平时N-MOS打开，接VSS。在开漏输出的高阻态下，是可以借助外部电路，实现灵活的电压输出。

2.推挽输出：可输出引脚电平，高电平时，P-MOS打开，N-MOS断开，接VDD；低电平时，P-MOS断开，N-MOS打开，接VSS。

3.复用开漏输出：由片上外设控制，高电平为高阻态，低电平接VSS。与开漏输出的区别就是由片上外设控制。

3.复用推挽输出：由片上外设控制，高电平接VDD，低电平接VSS。与推挽输出的区别就是由片上外设控制。