GPIO

📌 Кратко

General-Purpose Input/Output GPIO — универсальные программируемые выводы микроконтроллеров, FPGA или SoC, которые могут быть сконфигурированы как входы или выходы для взаимодействия с внешними цепями.

🧠 Как работает

Каждый GPIO представляет собой программно управляемую линию.
В режиме ввода считывает логический уровень с внешнего устройства.
В режиме вывода устанавливает высокий или низкий уровень на пине.

Дополнительно может поддерживать:

• Pull-up / Pull-down резисторы
• Прерывания по фронту / спаду / уровню
• Альтернативные функции (UART, SPI, PWM и др.)

Конфигурация производится через регистры:

• режим (input/output)
• уровень (high/low)
• направление
• функция/альт. функция

⚙️ Где применяется

Устройство	Назначение
Microcontrollers	Светодиоды, кнопки, датчики, реле
FPGA	Обмен с внешними шинами и схемами
Embedded	GPIO = основной способ взаимодействия
Industrial Control	Подключение сигналов: тревоги, датчики
SoC	Общая шина связи с внешним миром

💻 Пример (STM32 HAL)

HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_5, GPIO_PIN_SET);   // установить высокий уровень
HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA, GPIO_PIN_5);                // переключить состояние

📐 Схема подключения

         +----------+
         |   GPIO   |←─────[Кнопка / Сигнал]
         | Register |
         +----------+
             ↓
         [MCU / FPGA]

✅ Преимущества

• Простота: один бит на линию, легко программируется

• Гибкость: вход/выход, прерывания, альтернативные функции

• Повсеместная поддержка в Embedded-системах

❌ Недостатки

• Нет стандартного интерфейса (зависит от платформы)

• Ограничение по току и скорости переключения

• Возможны конфликты при неправильной настройке направлений