嵌入式學(xué)習(xí)筆記之GPIO詳解
一、 什么是GPIO：
GPIO，英文全稱為General-Purpose IO ports，也就是通用IO口。在嵌入式系統(tǒng)中常常有數(shù)量眾多，但是結(jié)構(gòu)卻比較簡單的外部設(shè)備/電路，對這些設(shè)備/電路有的需要CPU為之提供控制手段，有的則需要被CPU用作輸入信號。而且，許多這樣的設(shè)備/電路只要求一位，即只要有開/關(guān)兩種狀態(tài)就夠了，比如燈亮與滅。對這些設(shè)備/電路的控制，使用傳統(tǒng)的串行口或并行口都不合適。所以在微控制器芯片上一般都會提供一個“通用可編程IO接口”，即GPIO。接口至少有兩個寄存器，即“通用IO控制寄存器”與“通用IO數(shù)據(jù)寄存器”。數(shù)據(jù)寄存器的各位都直接引到芯片外部，而對這種寄存器中每一位的作用，即每一位的信號流通方向，則可以通過控制寄存器中對應(yīng)位獨立的加以設(shè)置。這樣，有無GPIO接口也就成為微控制器區(qū)別于微處理器的一個特征。
二、 GPIO之LCD控制編程：
S3C2440有130個I/O端口，分為A-J共9組：GPA、GPB、、、、GPJ，可以通過設(shè)置寄存器來確定某個引腳用于輸入、輸出還是特殊功能。比如：可以設(shè)置GPH6作為輸入、輸出、或者用于串口。
1、通過寄存器來操作GPIO引腳
1)GPxCON寄存器它用于配置引腳的功能端口A與端口B-J在功能上有所不同，GPACON中每一位對應(yīng)一根引腳(共23根引腳)當(dāng)某位為0時，對應(yīng)引腳為輸出，此時在GPADAT中相應(yīng)位寫入0或1，讓此引腳輸出低電平或高電平;當(dāng)某位被設(shè)為1時，對應(yīng)引腳為地址線或用于地址控制，此時GPADAT保留不用。GPACON通常被設(shè)為全1，以便訪問外部存儲設(shè)備端口B-J在寄存器操作上完全相同，PxCon中每兩位控制一根引腳，00表示輸入，01表示輸出，10表示特殊功能，11保留不用。
2)GPxDAT寄存器它用于讀寫引腳，當(dāng)引腳被設(shè)為輸入時，讀此寄存器得到對應(yīng)引腳的電平狀態(tài)是高還是低;當(dāng)引腳被設(shè)為輸出時，寫此寄存器相應(yīng)位可令此引腳輸出高低電平。
3)GPxUP寄存器GPxUP，某位為1時，相應(yīng)引腳無內(nèi)部上拉電阻;為1時，相應(yīng)引腳使用內(nèi)部上拉電阻上拉電阻、下拉電阻的作用在于，當(dāng)GPIO引腳出于第三態(tài)(非高低電平，而是高阻態(tài)，即相當(dāng)于沒接芯片)時，它的電平狀態(tài)由上拉電阻和下拉電阻確定。
圖1 GPBCON引腳配置
圖2 GPBDAT引腳配置
GPIO控制LCD編程實例：
[cpp] view plain copy print?
#include
void delay(int times)
{
int i;
for(;times>0;times--)
for(i=0;i<400;i++);
}
int main(void)
{
int i;
GPBCON =10000000000; /*配置GPB5為輸出 (參考圖1)*/
GPBUP =~100000; /*配置GPB5上拉電阻使能(參考圖2)*/
for(i=0;i<10000;i++)
{
/* LED1亮 */
GPBDAT = ~100000; /*GPB5低電平*/
delay(1000);
/* LED1滅 */
GPBDAT = 100000; /*GPB5高電平*/
delay(1000);
}
}
其實上面的例子存在一個非常重要的問題，就是在配置某引腳的時候把其他引腳的值也進行了修改。在實際應(yīng)用中，有可能其他引腳正在執(zhí)行某操作，而我們這樣進行配置的時候，修改掉其他引腳可能引發(fā)不可收拾的后果，那我們應(yīng)該如何操作呢?
三、 引腳配置的按位“與”和按位“或”操作：
先來看看上述代碼用按位“與”和按位“或”操作修改之后的效果再來講解：
[cpp] view plain copy print?
#include
#define GPF5_out (1<<(5*2))
#define GPF5_msk (3<<(5*2))
void delay(int times)
{
int i;
for(;times>0;times--)
for(i=0;i<400;i++);
}
int main(void)
{
int i;
GPBCON &=~(GPF5_msk); /*GPB5數(shù)據(jù)清零*/
GPFCON |= GPF5_out; /*配置GPB5為輸出 (參考圖1)*/
for(i=0;i<10000;i++)
{
/* LED1亮 */
GPBDAT &= ~(1<<5); /*GPB5低電平*/
delay(1000);
/* LED1滅 */
GPBDAT |= (1<<5); /*GPB5高電平*/
delay(1000);
}
}
先來分析兩個宏定義：
#define GPF5_out (1<<(5*2))
#define GPF5_msk (3<<(5*2))
分別將GPF5_out定義為1左移10、變?yōu)椋?000，0000，000，GPF5_msk定義為3(即二進制11)左移10、變?yōu)椋?100，0000，0000。
語句GPBCON &=~(GPF5_msk)： /*GPB5數(shù)據(jù)清零*/：GPF5_msk進行非操作變成：0011,1111,1111，任何數(shù)與其進行與操作，最高兩位(的出來的結(jié)果均為00xx,xxxx,xxxx,x為未知)，這樣就可以達到對應(yīng)位清零效果。
語句GPFCON |= GPF5_out：任何數(shù)與GPF5_out(1000，0000，000)進行或操作，最高位必為1，變成1xxx,xxxx,xxx。加上前面未顯示出來的0，就可以將該引腳的端口5配置為輸入引腳即01。
同理，將GPBDAT配置為低電平可以使其與1左移5的非(100000 ->01111)進行與操作，就得到該端口的低電平，高電平也是一樣的道理。
編輯：admin 最后修改時間：2018-05-22
