GPIO (General Purpose Input/Output) je hardwarové rozhraní na mikrokontroléru, které poskytuje softwarově ovladatelné piny.

GPIO Port

GPIO port je skupina pinů (typicky 16), které sdílejí jednu sadu řídicích registrů. Například GPIOA je port A obsahující piny PA0–PA15. Každý pin v rámci portu se konfiguruje nezávisle — port je jen organizační jednotka pro adresování.

Praktický benefit seskupení pinů do portů je možnost atomických operací — můžeš nastavit nebo přečíst více pinů na stejném portu jedním zápisem/čtením registru.

Režimy pinu

Každý GPIO pin může pracovat v jednom z několika režimů:

• Input — čte externí signál (např. tlačítko)
• Output — řídí signál (např. LED)
• Alternate Function — pin je ovládán hardwarovou periferií (např. timer, SPI, I2C, UART) místo softwaru
• Analog — pro ADC/DAC

Dostupné alternate funkce pro každý pin jsou nadrátované v křemíku — nelze libovolně přiřadit jakoukoli periferii na jakýkoli pin. Toto mapování se najde v datasheetu čipu (tabulka alternate function mapping).

Typy výstupu

Když je pin nakonfigurovaný jako výstup, existují dva režimy buzení:

Push-Pull

Dva tranzistory aktivně řídí pin do HIGH i LOW:

• Horní tranzistor (P-MOS) připojí pin k VDD → “tlačí” (push) nahoru
• Spodní tranzistor (N-MOS) připojí pin k GND → “tahá” (pull) dolů

Pin má vždy definovanou úroveň. Nejběžnější režim pro řízení LED, signálů atd.

Open-Drain

Pouze spodní tranzistor je použit:

• Může aktivně stáhnout do LOW
• Pro HIGH se tranzistor odpojí a externí pull-up rezistor vytáhne linku nahoru

Používá se pro sdílené sběrnice jako I2C, kde více zařízení sdílí jeden vodič — zabrání zkratu když dvě zařízení řídí linku současně.

Pull rezistory

Interní pull-up nebo pull-down rezistory definují výchozí stav vstupního pinu, když ho nic aktivně neřídí:

• Pull-up — pin defaultně v HIGH
• Pull-down — pin defaultně v LOW
• No-pull — pin “plave” (nedefinovaný když není řízen)

U výstupních pinů v push-pull režimu jsou pull rezistory zbytečné, protože tranzistory aktivně definují úroveň.

Zamknutí pinu

Některé mikrokontroléry umožňují zamknout konfiguraci pinu tak, že ji nelze změnit softwarem až do dalšího hardwarového resetu. Bezpečnostní mechanismus proti náhodnému překonfigurování kritických pinů.