这一章在干嘛？
跑马灯实验：GPIO 八种模式、寄存器配置、HAL_GPIO_Init 用法、LED 灯交替闪烁。本章是后续 30 个实验的「Hello World」，务必亲手跑通。
13.1 STM32F4 GPIO 简介
F407IGT6 有 140 个 IO，分 GPIOA~GPIOI 共 10 组（I 组只有 12 个）。
5V 兼容：带 FT 标志的 IO 兼容 5V，可直连 5V 外设（模拟输入模式除外）。
原书图 13.1.1：STM32 IO 端口属性缩写符号表
GPIO 八种工作模式：
| 模式 | 典型应用 |
|---|---|
| 输入浮空 | 按键检测（外部已上下拉） |
| 输入上拉 | 按键检测（无外部电阻） |
| 输入下拉 | 外接高电平有效信号 |
| 模拟 | ADC 输入 |
| 开漏输出 | I2C 总线 |
| 推挽输出 | LED、蜂鸣器、普通 IO |
| 开漏式复用 | I2C、SPI 等外设 |
| 推挽式复用 | USART、SPI 等外设 |
13.1.1 GPIO 功能模式
每种模式由 MODER（模式）、OTYPER（输出类型）、OSPEEDR（速度）、PUPDR（上下拉）、IDR（输入数据）、ODR（输出数据）、BSRR（位设置/复位）等寄存器组合实现。
13.1.2 GPIO 基本结构分析
GPIO 内部结构从引脚看进去：
- 保护二极管：限制电压在 VSS~VDD；
- 上拉/下拉电阻：30~50K，可软件开关；
- TTL 肖特基触发器：将模拟信号整形为 0/1；
- 输入数据寄存器 IDR：可读当前电平；
- 输出数据寄存器 ODR：可设置输出电平；
- 位设置/复位寄存器 BSRR：原子操作 ODR 位。
原书图 13.1.2.1：GPIO 基本结构图
BSRR 是 GPIO 的灵魂： GPIOA->BSRR = GPIO_PIN_5; 原子地把 PA5 拉高，且不影响其他 IO。
13.2 硬件设计
DMF407 LED 电路：
- LED0 → PF9，低电平点亮（灌电流接法）
- LED1 → PF10，低电平点亮
LED 串联电阻 ~ 510Ω，限流 ~ 5 mA。
13.3 程序设计
13.3.1 编程步骤
- 开启 GPIOF 时钟：
__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE(); - 配置 GPIO：
HAL_GPIO_Init(GPIOF, &gpio_struct); - 在 while 里翻转电平。
原书图 13.3.1.1：LED 硬件原理图
13.3.2 关键代码
LED_Init:
GPIO_InitTypeDef gpio = {0};
__HAL_RCC_GPIOF_CLK_ENABLE();
gpio.Pin = GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10;
gpio.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
gpio.Pull = GPIO_NOPULL;
gpio.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_LOW;
HAL_GPIO_Init(GPIOF, &gpio);
HAL_GPIO_WritePin(GPIOF, GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10, GPIO_PIN_SET); // 默认灭
main:
while (1) {
LED0_TOGGLE(); // HAL_GPIO_TogglePin(GPIOF, GPIO_PIN_9);
delay_ms(500);
LED1_TOGGLE();
delay_ms(500);
}
原书图 13.3.2.1：GPIO 初始化流程图
13.4 下载验证
烧录 → 开发板 LED0/LED1 交替闪烁（500ms 周期），看不到闪烁检查：
- 接线 / 烧录是否成功；
- 延时是否生效（Watch g_fac_us）；
- LED 正负极方向。
进阶实验： 改成 PWM 呼吸灯（用 TIM1_CH1 输出 PWM 接到 LED），可调亮度。
GPIO 八种模式中，I2C 应该用哪种？
开漏式复用。
原子地设置某一位 GPIO 应使用哪个寄存器？
BSRR（Bit Set Reset Register）。
LED0 接在 PF9，低电平点亮：程序里熄灭 LED0 的语句？
HAL_GPIO_WritePin(GPIOF, GPIO_PIN_9, GPIO_PIN_SET);。