В общем случае -- через трансимпедансный усилитель на ОУ. Выбор ОУ и номинала резистора обратной связи сильно зависит от необходимого динамического диапазона, типа фотодиода, полосы частот и т.п. Обычно ставят JFET ОУ с минимальными входными токами и минимальными токовыми шумами, а при очень высоких скоростях иногда и AD8014 применяют (причем этот вариант даже официально в даташите рекомендован). Но последнее -- это явно не ваш случай, STM32F4 такие наносекунды не оцифрует.