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端口结构介绍
无论使用MCU实现什么功能,只要是有意义的功能必然会涉及到IO口的操作。IO口的操作也是MCU的入门操作,按国际惯例一般上手MCU的第一个程序点灯程序就是通过IO口的输出来实现的。 华大M0+系列单片机的端口电路有两种结构,这两种电路结构大体相同,只是存在三个微小的差别。HC32F(L)x3x、HC32F(L)x7x和HC32F(L)x9x系列芯片的端口电路是一种结构,为了便于说明我们称这种结构为结构一,框图如下: HC32F003、HC32F005和HC32L110芯片是一种结构,我们称这种结构为结构二,框图如下: 由上面两个构图我们可以很清楚地知道两种结构的区别如下: 1.结构一的PxOUT(寄存器中出现的x=A,B,C,D,E,F代表芯片含有的端口组,后面的亦是同样的意思)可以通过操作位寄存器(PxBSET、PxBCLR、PxBSETCLR)来直接控制某一位的输出,而不会影响这组寄存器中的其余的位,结构二没有相关的位操作。 2.结构一输出/输入数据寄存器(PxOUT/PxIN)支持AHB/FAST IO总线访问(通过寄存器 GPIO_CTRL2.ahb_sel 位控制),其他寄存器支持AHB总线访问。结构二端口输入值/输出值寄存器(PxIN/PxOUT)只支持 AHB 总线读写。对于这两种不同的总线,系统时钟(HCLK)对这两种总线的处理周期并不相同。下面两幅图为对于两种总线端口翻转的最快时序: 对于 AHB 总线,每两个 HCLK 周期,IO 翻转一次,而对于 FAST IO 总线,每个 HCLK周期,IO 翻转一次。 3.结构二对应芯片的RST引脚可以复用成带有内部上拉电阻的数字输入引脚,结构一对应的芯片RST引脚不可以复用为IO引脚。 重点来了,说完两种结构的差别后进入正题,说下两种结构和共性。 每个端口都可以配置成数字或模拟端口,并且可以实现内部上拉(pull up)/下拉(pull down)的输入,高阻输入(floating input),推挽输出(CMOS output),开漏输出(open drain output),两档驱动能力输出。 数字端口被配置成模拟端口后,数字功能被隔离,不能输出数字“1”和“0”,CPU 读取端口输入值寄存器的结果为“0”。 每个数字端口被配置为输入时,都可以提供外部中断,中断类型可以配置成高电平触发、低电平触发、上升沿触发、下降沿触发 4 种,查询 Px_STAT[n]的中断标志位即可知道相应的中断触发端口。另外,每个数字端口的中断都可以把芯片从睡眠模式/深度睡眠模式唤醒到工作模式。 芯片复位后端口为高阻输入(floating input),目的是防止芯片被异常复位时,对外部器件产生异常动作。 当端口配置为数字端口的时候可以通过设置Px_SEL寄存器接受各功能模块(如 SPI,UART,I2C,Timer 等)的输入输出信号,此内容放到相应外设模块内容来讲解。 端口相关配置介绍 端口相关配置如下: 数字端口(PxADS对应位为0); 模拟端口(PxADS对应位为1); 端口引脚为输入(PxDIR对应位为1); 端口引脚为输出(PxDIR对应位为0); 输入电平状态(PxIN 对应引脚获得高电平对应位为1,获得低电平对应位为0); 输出电平选择(PxOUT 对应位为1相应引脚输出高电平,为0相应引脚输出低电平); 内部上拉(PxPU对应位为1); 内部下拉(PxPD对应位为1); 高阻(PxPU对应位为0且PxPD对应位为0); 推挽输出(PxOD对应位为0); 开漏输出(PxOD对应位为1); 低驱动能力输出(PxDR对应位为1); 高驱动能力输出(PxDR对应位为0); 端口高电平中断使能(PxHIE对应位为1); 端口低电平中断使能(PxLIE对应位为1); 端口上升沿中断使能(PxRIE对应位为1); 端口下降沿中断使能(PxFIE对应位为1); 对于结构一的芯片特有寄存器 端口置位(PxBSET对应位为1置位,为0保持); 端口清零(PxBCLR对应位为1清零,为0保持); 端口置位清零(PxBSETCLR (PxBSET对应位为1置位,为0保持;PxBCLR对应位为1清零,为0保持))。PxBSET 和 PxBCLR 相同位同时置 1 时,PxBCLR 具有高优先级。即该端口被清零。 端口配置操作流程 端口复用配置为模拟端口操作流程 a)设置寄存器 PxADS[n]为 1 端口复用配置为数字通用端口操作流程 a) 设置寄存器 PxADS[n]为 0 b) 设置寄存器 Px_SEL 为 0 c) 设置寄存器 PxDIR[n]为 1:端口方向为输入,CPU 可以读取端口的状态 PxIN[n]。 d) 设置寄存器 PxDIR[n]为 0:端口方向为输出 e) 设置寄存器 PxOUT[n]为 1:端口输出高电平 f) 设置寄存器 PxOUT[n]为 0:端口输出低电平 端口上拉使能配置操作流程 a)设置寄存器 PxPU[n]为 1 端口下拉使能配置操作流程 a) 设置寄存器 PxPU[n]为 0 b) 设置寄存器 PxPD[n]为 1 注:当 PxPU[n],PxPD[n]同时置 1 时,PxPU[n]优先级高,PxPD[n]无效。 端口增强驱动配置操作流程 a)设置寄存器 PxDR[n]为 0 端口开漏输出配置操作流程 a)设置寄存器 PxOD[n]为 1 配置代码 无上下拉输入配置 stc_gpio_cfg_t stcGpioCfg; Sysctrl_SetPeripheralGate(SysctrlPeripheralGpio, TRUE); //打开GPIO外设时钟 stcGpioCfg.enDir = GpioDirIn; //端口方向配置-》输入 stcGpioCfg.enDrv = GpioDrvL; //驱动能力配置-》高驱动能力 stcGpioCfg.enPu = GpioPuDisable; //端口上下拉配置-》无 stcGpioCfg.enPd = GpioPdDisable; stcGpioCfg.enOD = GpioOdDisable; //开漏输出配置-》开漏输出关闭 stcGpioCfg.enCtrlMode = GpioAHB; //总线控制模式配置-》AHB Gpio_Init(STK_USER_PORT, STK_USER_PIN, &stcGpioCfg); // GPIO IO USER KEY初始化 推挽输出配置 stc_gpio_cfg_t stcGpioCfg; Sysctrl_SetPeripheralGate(SysctrlPeripheralGpio, TRUE); //打开GPIO外设时钟 stcGpioCfg.enDir = GpioDirOut; //端口方向配置-》输出 stcGpioCfg.enDrv = GpioDrvL; //驱动能力配置-》高驱动能力 stcGpioCfg.enPu = GpioPuDisable; //端口上下拉配置-》无 stcGpioCfg.enPd = GpioPdDisable; stcGpioCfg.enOD = GpioOdDisable; //开漏输出配置-》开漏输出关闭 stcGpioCfg.enCtrlMode = GpioAHB; //总线控制模式配置-》AHB Gpio_Init(STK_LED_PORT, STK_LED_PIN, &stcGpioCfg); // GPIO IO LED端口初始化 Gpio_ClrIO(STK_LED_PORT, STK_LED_PIN); // LED关闭 常用的端口操作库函数 单端口操作 单个IO口输出低电平 原型 en_result_t Gpio_ClrIO(en_gpio_port_t enPort, en_gpio_pin_t enPin) 举例 Gpio_ClrIO(GpioPortA ,GpioPin1 ); //PA01端口输出低电平 单个IO口输出高电平 原型 en_result_t Gpio_SetIO(en_gpio_port_t enPort, en_gpio_pin_t enPin) 举例 Gpio_SetIO(GpioPortA ,GpioPin1 ); //PA01端口输出高电平 获得IO口输入值 原型 boolean_t Gpio_GetInputIO(en_gpio_port_t enPort, en_gpio_pin_t enPin) 举例 u8PA1Stat = Gpio_GetInputIO(GpioPortA ,GpioPin1); //u8PA1Stat 为PA1端口输入电平状态 获得IO口输出值 原型 boolean_t Gpio_ReadOutputIO(en_gpio_port_t enPort, en_gpio_pin_t enPin) 举例 u8PA1Stat = Gpio_ReadOutputIO(GpioPortA ,GpioPin1); //u8PA1Stat 为PA1端口输出电平状态 多端口操作 同时让一组端口中的多个引脚输出低电平 原型 en_result_t Gpio_ClrPort(en_gpio_port_t enPort, uint16_t u16ValMsk) 举例 Gpio_ClrPort(GpioPortA , 0x000F); //PA0~PA3输出低电平,其余保持 同时让一组端口中的多个引脚输出高电平 原型 en_result_t Gpio_SetPort(en_gpio_port_t enPort, uint16_t u16ValMsk) 举例 Gpio_SetPort(GpioPortA , 0x000F); //PA0~PA3输出高电平,其余保持 获取一组IO口的输入数据 原型 uint16_t Gpio_GetInputData(en_gpio_port_t enPort) 举例 u16PAInputData = Gpio_GetInputData(GpioPortA ); //u16PAInputData的值为PA组输入数据 同时让一组端口输出多个高低电平 原型 en_result_t Gpio_SetClrPort(en_gpio_port_t enPort, uint32_t u32ValMsk) 举例 Gpio_SetClrPort(GpioPortA , 0x00f0000f); //PA4 ~ PA7输出高电平PA0 ~ PA3输出低电平 |
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