管脚复用功能之 上拉、下拉、模拟、浮空输入；推挽、开漏、复用输出
0.三极管基础
要理解推挽输出，首先要理解好三极管（晶体管）的原理。下面这种三极管有三个端口，分别是基极（Base）、集电极（Collector）和发射极（Emitter），下图是NPN型晶体管。
NPN型晶体管-1，这种三极管是电流控制型元器件，注意关键词电流控制。意思就是说，只要基极B有输入（或输出）电流就可以对这个晶体管进行控制了。当控制端有电流输入的时候，就会有电流从输入端进入并从输出端流出。
PNP管正好相反，当有电流从控制端流出时，就会有电流从输入端流到输出端。
1.上拉输入：上拉就是把电位拉高，比如拉到VCC。上拉就是将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平！电阻同时起限流作用！强弱只是上拉电阻的阻值不同，没有什么严格区分。
2.下拉输入：就是把电压拉低，拉到GND。与上拉原理相似。
3.浮空输入：浮空（floating）就是逻辑器件的输入引脚即既不接高电平，也不接低电平。由于逻辑器件的内部结构，当它输入引脚空闲时，相当于该引脚接了高电平。一般实际运用时，引脚不建议悬空，易受干扰。通俗讲就是让管脚什么都不
接，浮空着。由于浮空输入一般多用于外部按键输入，结合图上的输入部分电路，我理解为浮空输入状态下，IO的电平状态是不确定的，完全由外部输入决定，如果在该引脚悬空的情况下，读取该端口的电平是不确定的。
4.模拟输入：模拟输入是指传统方式的输入。数字输入是输入PCM数字信号，即0,1的二进制信号，通过模数转换，转换成模拟信号，经前级放大进入功率放大器，功率放大器还是模拟的。
5.推挽输出：可以输出高、低电平，连接数字器件；
推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截至。高低电平由IC的电源决定。推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工
作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小、效率高。输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。推拉式输出级既提高电路的负载能力，又提高开关速度。
来看一个典型的推挽输出电路：
推挽输出电路
上面的三极管是N型三极管，下面的三极管是P型三极管，请留意控制端、输入端和输出端。当Vin电压为V+时，上面的N型三极管控制端有电流输入，Q3导通，于是电流从上往下通过，提供电流给负载。
推挽输出电路-推电流，经过上面的N型三极管提供电流给负载（Rload），这就叫「推」。
当Vin电压为V-时，下面的三极管有电流流出，Q4导通，有电流从上往下流过。
推挽输出电路-挽电流
经过下面的P型三极管提供电流给负载（Rload），这就叫「挽」。以上，这就是推挽（push-pull）电路。
6.开漏输出：输出端相当于三极管的集电极。要得到高电平状态需要上拉电阻才行，适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强（一般20mA以内）。
6.1 开集电路
如图，开集的意思，就是集电极C一端什么都不接，直接作为输出端口。如果要用这种电路带一个负载，比如一个LED，必须接一个上拉电阻，就像下图这样。
开集电路-带负载，当Vin没有电流，Q5断开时，LED亮；当Vin流入电流，Q5导通时，LED灭。
6.2 开漏电路，就是把上图中的三极管换成场效应管（MOSFET）。这样集电极就变成了漏极，OC就变成了OD，原理分析是一样的。N型场效应管各个端口的名称：（栅极：Grid / 漏极：Drain / 源极：Source）
6.3 场效应管
场效应管是电压控制型元器件，只要对栅极施加电压，DS就会导通。结型场效应管有一个特性就是它的输入阻抗非常大，这意味着：没有电流从控制电路流出，也没有电流进入控制电路。没有电流流入或流出，就不会烧坏控制电路。而双
极型晶体管不同，是电流控制性元器件，如果使用开集电路，可能会烧坏控制电路。这大概就是我们总是听到开漏电路而很少听到开集电路的原因吧？因为开集电路被淘汰了。
可以利用改变上拉电源的电压，改变传输电平。如图2-2, IC的逻辑电平由电源Vcc1决定，而输出高电平则由Vcc2（上拉电阻的电源电压）决定。这样我们就可以用低电平逻辑控制输出高电平逻辑了（这样你就可以进行任意电平的转换）。（例
如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。）
开漏电路就是指以MOSFET的漏极为输出的电路。一般的用法是会在漏极外部的电路添加上拉电阻。完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻组成。如下图2-1所示：
7、复用输入：可以理解为GPIO口被用作第二功能时的配置情况（即并非作为通用IO口使用）。端口必须配置成复用功能输出模式（推挽或开漏）
推挽输出和开漏输出的区别
推挽输出，可以输出高电平，连接数字器件：
输出0时，N-MOS导通，P-MOS高阻，输出0。
输出1时，N-MOS高阻，P-MOS高阻，输出1；（不需要外部上拉电阻）
开漏输出：
输出端相当于三极管的集电极，要得到高电平状态需要上拉电阻才行，适合做电流型驱动；
输出0时，N-MOS导通，P-MOS不被激活，输出0；
输出1时，N-MOS高阻，P-MOS不被激活，输出1（需要外部上拉电阻）；可以读IO输入电平变化，此模式可以把端口作为双向IO使用；
转自：https://www.zhihu.com/question/28512432/answer/41217074