GPIO全称叫做General-Purpose Input/Output，即通用输入/输出口。是单片机和外界交流的重要部件，你可能看到过没有ADC的单片机、没有定时器的单片机或者没有串口的单片机，但是没有GPIO的单片机是不存在的。

本篇教程不会过多去讲解电路层面的原理，但会用实例演示GPIO的各方面特性。

首先让我们看看本篇教程用到的开发板——Bread board。

在电路上，将一个LED的正极接到P3.7脚，负极接到GND。准备就绪后，打开之前建好的工程，接着打开gpio.h。

在控件界面里，能看到两个设置组。一个是Px口使能，推荐只有在ROM空间不够的情况才关掉不用的Px口使能。我之前遇到过，为了优化空间关掉了P2的使能，结果把模块接到P2口上死活也通信不了，卡了一天才发现P2使能没打开。二是深度优化，用于把不需要的gpio库函数优化掉，理由同第一点，没事别优化！

在上图中，我们可以看到gpio库一共有10个函数。接下来我们一一讲解。

• gpio_write：这是一个8位IO口写函数，可以一次性写入8位数据。gpio_write(GPIO_P0,0x06);的效果其实等同P0=0x06;其实该函数的作用主要还是提供给其他并口通信的外设库使用。

• gpio_read：这是一个8位IO口读函数，可以一次性读整个P口8个脚的数据。val=gpio_read(GPIO_P0);的效果等同于val=P0;所以就算是我，也会因为字数原因懒得用。不过它与直接用val=P0;的最大区别就是：读取的Px口作为函数的参数是可以在程序运行的时候修改的。因此在外设库使用该函数，就能在应用中切换P口而不用去改函数定义区里的代码了。

• gpio_in/gpio_out：既然说到I/O，当然核心就是这两个函数啦。这两个函数主要用于读取某一个IO口的电平值和写某一个IO口的电平值。gpio_out(D10,1);等同于P11=1；flag=gpio_in(D10);等同于flag=P10;和上面一样，做成库函数的最大优点，便是IO作为参数，可以随意切换，甚至在单片机运行时切换都可以（具体的例子在解说外设库的复用性时详细说明）。

• gpio_toggle：IO电平的翻转函数，假设某个IO口原来是高电平，翻转之后就变成了低电平。反之亦然。

• gpio_in_fast/gpio_out_fast/gpio_toggle_fast：这三个函数是上面列举的那三个的快速运行版，只会用在外设库中，学习本教程的时候可以不用管他们。.

以上就是gpio的操作函数。那么究竟使用它们为了操作什么呢？这就不得不说数字电路的一个特性了（电路基础稳固的人可以跳过这一段）：数字电路里只有两个明确状态——0和1。0和1是一个虚拟的概念，是我们人为定义出来的。比如TTL电平里+5V代表1,+0V代表0。而在232电平里-12V代表1，+12V代表0。在文中提到的开发板里，由于板载单片机工作在3.3V，所以1代表+3.3V，操作IO输出1就是让IO输出+3.3V的高电平；0代表+0V，操作IO输出0就是让IO输出+0V的低电平。因为数字电路就是围绕着1和0设计的，所以只要单片机按一定规律输出1或者0就能控制数字电路！

还记得文章开头的LED吗？LED点亮的条件就是正极接VCC，负极接GND，且正负极压差大于LED压降（一般LED压降为1.8V~3.0V）。那么如果你想点亮LED，在这个电路中，只要使P3.7脚输出高电平3.3V就行了。那么立刻用库函数写一遍吧：

#include "ecbm_core.h"  //加载库函数的头文件。
void main(){        //main函数，必须的。system_init();  //系统初始化函数，也是必须的。gpio_out(D37,1);//就是这一句啦，让P3.7口输出高电平3.3V。while(1){}
}

需要注意的参数的形式为Dxx型，就是说P3.7口就是D37，P2.5口就是D25。运行结果如下：

那如果P3.7脚输出0呢？那么P3.7脚的电压将会是0V，而LED两端都是0V，LED就不会亮了。

细心的你可能发现了，这LED的亮度根本不够看，没注意的话根本看不到它在发光（我在拍摄的时候也特意降低了曝光值才勉强让它的亮度看起来明显一些）。这就设计到IO工作模式了。当年工程师也发现了这些问题，所以为IO口在不同环境下的应用设计了不同的模式。在8051单片机中一共有4种。（为了照顾新手的理解能力，我不会去说高深的电路知识。）

1. 弱上拉模式：这是一种最常用的模式。所谓“上拉”，就是指把IO电平“拉”到电源VCC。“下拉”当然就是指把IO电平“拉到”地GND。当IO独立的时候，一切都好理解。但是当两个IO连在一起的时候呢？如果一个IO输出高电平，另一个输出低电平，那么连起来会是什么电平呢？这种感觉就像是拔河，一个IO把电平往VCC拉，另一个IO把电平往GND拉。如果两个势均力敌的话，可能到2090年都不会有结果。所以为了让电平明确，必须让其中一个更“弱”一些。当初的设计者们选择了让“上拉”的能力弱一些。这样再来竞争的时候，电平会立刻被更强的“下拉”拉到低电平。所以该模式适合单片机与外界的双向通行。
2. 推挽模式：“推挽”这个名字来源于“推挽电路”，换成我们的理解，就是“上拉”能力和“下拉”能力都强！当时的设计者也知道，弱上拉模式虽然解决了竞争问题，但是如果驱动的电路里没有竞争，又特别需要高电平驱动呢？于是推挽模式就出来了，它和弱上拉的区别就是加强了上拉能力，因此适用于驱动被动元件（就比如本篇提到的驱动LED灯）或者和外界的单向通信（只输出不输入）。
3. 高阻模式：有些朋友可能要问了，上面两个模式都会使得IO上有一个确定的电平，那么这个电平会不会影响到我要读取的信息呢？这个确实是有可能的，如果某个电路设计不好或者导线阻值影响等因素导致了目标信号的对上拉和下拉都很敏感，那么IO的默认电平是会有影响的。又或者一个带ADC的单片机，想读目标器件输出的电压值，那么这个电压值被IO的电平这么一拉，就不是原来的值了。针对这种情况，高阻模式被设计出来。它的特点就是断开了所有上下拉电路，使得IO不输出电平值。没错，“高阻”并不是让IO输出电压为0V，那个叫输出低电平。高阻就是什么都不输出，即不输出高电平也不输出低电平。就好像IO口和电源VCC、地GND之间被什么东西“阻断”了一样。因此这个模式主要是用于输入的。同时由于它什么都不输出的特性，也会用在端口复用上，保证端口不会被上下拉影响。
4. 开漏模式：和推挽一样，“开漏”这个名字也是来源于内部电路构造的名字。其实就是把IO的上拉能力“废掉”，只保留下拉能力。这样做的目的之一就是电压匹配，可能大家在之前都看过一些教单片机的书籍，里面用的单片机都是工作在5V的。那么5V的单片机要和我现在的3.3V单片机通信怎么办？5V单片机输出高电平的话，就是输出+5V，这都大于了3.3V单片机的工作电压了，闹不好就得烧芯片。但是如果5V单片机处于开漏模式就安全了（同时3.3V单片机使用弱上拉模式，并输出高电平），当5V单片机输出高电平的时候，由于上拉能力没有了，连线的电平会被3.3V单片机拉到+3.3V。当5V单片机输出低电平的时候，由于下拉能力还在，而3.3V单片机是弱上拉模式，那么连线电平会被拉到低电平。这样一来，连线上的电平就不会超过3.3V单片机的电源，就不会烧坏单片机了。

四种模式都讲解完了，那么能解决LED亮度的问题的办法就出来了。既然亮度低的原因是上拉能力太弱，那么只要把P3.7口切换到推挽模式就可以了。

两个参数，一个是要设置的IO口，一个是IO的模式。IO模式的定义可以参考宏定义：

所以代码更改如下：

#include "ecbm_core.h" //加载库函数的头文件。
void main(){            //main函数，必须的。system_init();      //系统初始化函数，也是必须的。gpio_mode(D37,GPIO_PP);//推挽模式。 gpio_out(D37,1);  //就是这一句啦，让P3.7口输出高电平3.3V。while(1){}
}

运行效果如下：

最后一个函数gpio_uppull其实用处不大，仅在某些应用会用到，比如IIC通信要求IO是开漏模式同时外接上拉电阻。而STC8内置了上拉电阻，可以节省一些元件钱。该函数就是用来打开和关闭上拉电阻的。在IIC章的时候会说明它。

对于这篇文章，还有什么不懂的问题呢？欢迎留言告诉我。

预告：下一篇文章中，会讲解外部中断的应用，敬请期待。