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嵌入式学习笔记之GPIO详解

来源:21ic整理 关键字:嵌入式   GPIO   
 一、 什么是GPIO: GPIO,英文全称为General-Purpose IO ports,也就是通用IO口。在嵌入式系统中常常有数量众多,但是结构却比较简单的外部设备/电路,对这些设备/电路有的需要CPU为之提供控制手段,有的则需要被CPU用作输入信号。而且,许多这样的设备/电路只要求一位,即只要有开/关两种状态就够了,比如灯亮与灭。对这些设备/电路的控制,使用传统的串行口或并行口都不合适。所以在微控制器芯片上一般都会提供一个“通用可编程IO接口”,即GPIO。接口至少有两个寄存器,即“通用IO控制寄存器”与“通用IO数据寄存器”。数据寄存器的各位都直接引到芯片外部,而对这种寄存器中每一位的作用,即每一位的信号流通方向,则可以通过控制寄存器中对应位独立的加以设置。这样,有无GPIO接口也就成为微控制器区别于微处理器的一个特征。 二、 GPIO之LCD控制编程: S3C2440有130个I/O端口,分为A-J共9组:GPA、GPB、、、、GPJ,可以通过设置寄存器来确定某个引脚用于输入、输出还是特殊功能。比如:可以设置GPH6作为输入、输出、或者用于串口。 1、通过寄存器来操作GPIO引脚 1)GPxCON寄存器它用于配置引脚的功能端口A与端口B-J在功能上有所不同,GPACON中每一位对应一根引脚(共23根引脚)当某位为0时,对应引脚为输出,此时在GPADAT中相应位写入0或1,让此引脚输出低电平或高电平;当某位被设为1时,对应引脚为地址线或用于地址控制,此时GPADAT保留不用。GPACON通常被设为全1,以便访问外部存储设备端口B-J在寄存器操作上完全相同,PxCon中每两位控制一根引脚,00表示输入,01表示输出,10表示特殊功能,11保留不用。 2)GPxDAT寄存器它用于读写引脚,当引脚被设为输入时,读此寄存器得到对应引脚的电平状态是高还是低;当引脚被设为输出时,写此寄存器相应位可令此引脚输出高低电平。 3)GPxUP寄存器GPxUP,某位为1时,相应引脚无内部上拉电阻;为1时,相应引脚使用内部上拉电阻上拉电阻、下拉电阻的作用在于,当GPIO引脚出于第三态(非高低电平,而是高阻态,即相当于没接芯片)时,它的电平状态由上拉电阻和下拉电阻确定。
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图1 GPBCON引脚配置
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图2 GPBDAT引脚配置 GPIO控制LCD编程实例: [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为输出 (参考图1)*/ GPBUP =~100000; /*配置GPB5上拉电阻使能(参考图2)*/ for(i=0;i<10000;i++) { /* LED1亮 */ GPBDAT = ~100000; /*GPB5低电平*/ delay(1000); /* LED1灭 */ GPBDAT = 100000; /*GPB5高电平*/ delay(1000); } }   其实上面的例子存在一个非常重要的问题,就是在配置某引脚的时候把其他引脚的值也进行了修改。在实际应用中,有可能其他引脚正在执行某操作,而我们这样进行配置的时候,修改掉其他引脚可能引发不可收拾的后果,那我们应该如何操作呢? 三、 引脚配置的按位“与”和按位“或”操作: 先来看看上述代码用按位“与”和按位“或”操作修改之后的效果再来讲解: [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数据清零*/ GPFCON |= GPF5_out; /*配置GPB5为输出 (参考图1)*/ for(i=0;i<10000;i++) { /* LED1亮 */ GPBDAT &= ~(1<<5); /*GPB5低电平*/ delay(1000); /* LED1灭 */ GPBDAT |= (1<<5); /*GPB5高电平*/ delay(1000); } }   先来分析两个宏定义: #define GPF5_out (1<<(5*2)) #define GPF5_msk (3<<(5*2)) 分别将GPF5_out定义为1左移10、变为:1000,0000,000,GPF5_msk定义为3(即二进制11)左移10、变为:1100,0000,0000。 语句GPBCON &=~(GPF5_msk): /*GPB5数据清零*/:GPF5_msk进行非操作变成:0011,1111,1111,任何数与其进行与操作,最高两位(的出来的结果均为00xx,xxxx,xxxx,x为未知),这样就可以达到对应位清零效果。 语句GPFCON |= GPF5_out:任何数与GPF5_out(1000,0000,000)进行或操作,最高位必为1,变成1xxx,xxxx,xxx。加上前面未显示出来的0,就可以将该引脚的端口5配置为输入引脚即01。 同理,将GPBDAT配置为低电平可以使其与1左移5的非(100000 ->01111)进行与操作,就得到该端口的低电平,高电平也是一样的道理。
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