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在MCU（微控制器/单片机）及相关基础里说到，通用输入输出引脚GPIO（单片机最基础的功能）是读取输入和控制输出（读0和1）的硬件外设。
如果是单片机，由MCU固件 直接写寄存器操控，如果是LinuxAP主，则由Linux驱动操控

GPIO电路结构

上面是每个GPIO的内部结构
最上面是输入电路，输入的是外部电路的电平信号；
而下半部分是输出电路，输出的是微控制器内部的控制信号
最后边有俩保护二极管，当电压高于/低于 VDD/VSS时，输入被钳位至VDD/VSS左右，防止过高或过低的电压导致芯片内部损坏

输入模式

TTL施密特触发器将模拟信号转化为数字信号
输入数据寄存器可以存储输入信号，可以通过端口模式寄存器来选择使用上拉或者是下拉电阻
当输入信号弱，容易收到干扰不稳定时选择上拉输入模式；下拉不常用

上拉输入

寄存器直接读取IO端口的电平，IO为高电平则读取高电平；IO为低则读取低电平；端口悬空无信号时读取的是高电平

下拉输入

寄存器直接读取IO端口的电平，IO为高电平则读取高电平；IO为低则读取低电平；端口悬空无信号时读取的是低电平。

浮空输入

寄存器直接读取IO端口的电平，IO为高电平则读取高电平；IO为低则读取低电平；端口悬空无信号时读取的是电平是不确定的。【输入阻抗高、MCU采集状态是单纯的外部信号；没有IO信号时读取的端口状态不确定】

模拟输入

I/O端口的模拟信号不经过施密特触发器直接输入到模拟外设（如ADC模块）

输出模式

通过编程直接控制寄存器的数值0 or 1；
复用功能输出的控制源来自片上外设（如串口）
开漏输出和推挽输出的区别：
1、开漏输出只能拉低输出信号，高电平需要靠外部电阻拉高。但支持线与功能
2、推挽输出可以提供较强的高电平与低电平驱动能力，但不支持线与功能
在单片机中，除了需要使用开漏输出的场合一般都使用推挽输出模式

推挽输出

P-MOS和N-MOS同一时间只有一个管子导通
当P-MOS通则输出高电平；N-MOS通则低电平（驱动能力和IO端口特性有关）

开漏输出

只有一个N-MOS管。没有上拉电阻时N-MOS管导通、输出端口信号被拉低；当N-MOS管截至，其电阻可以看作无穷大，输出电阻为高阻态。要想输出高电平需要外部上拉电阻提供驱动输出。【特点：当多个开漏输出引脚连在一块时都输出高电平，才能输出高电平，否则所有引脚电压被这一个拉低了】

推挽复用输出

与推挽输出类似，只是其控制源来自片上外设【PWM/串口等】

开漏复用输出

与开漏输出类似，只是其控制源来自片上外设【I2C等】