嵌入式學習筆記之GPIO詳解

ludi

一、 什么是GPIO

GPIO，英文全稱為General-Purpose IO ports，也就是通用IO口。在嵌入式系統中常常有數量眾多，但是結構卻比較簡單的外部設備/電路，對這些設備/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，許多這樣的設備/電路只要求一位，即只要有開/關兩種狀態就夠了，比如燈亮與滅。對這些設備/電路的控制，使用傳統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數據寄存器”。數據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位獨立的加以設置。這樣，有無GPIO接口也就成為微控制器區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中每一位對應一根引腳（共23根引腳）當某位為0時，對應引腳為輸出，此時在GPADAT中相應位寫入0或1，讓此引腳輸出低電平或高電平;當某位被設為1時，對應引腳為地址線或用于地址控制，此時GPADAT保留不用。嵌入式物聯網等更多內容請加意義氣嗚嗚吧久零就易，GPACON通常被設為全1，以便訪問外部存儲設備端口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，當引腳被設為輸入時，讀此寄存器得到對應引腳的電平狀態是高還是低;當引腳被設為輸出時，寫此寄存器相應位可令此引腳輸出高低電平。

　　3）GPxUP寄存器GPxUP，某位為1時，相應引腳無內部上拉電阻;為1時，相應引腳使用內部上拉電阻上拉電阻、下拉電阻的作用在于，當GPIO引腳出于第三態（非高低電平，而是高阻態，即相當于沒接芯片）時，它的電平狀態由上拉電阻和下拉電阻確定。

file:///C:\Users\郭曉娟\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps9836.tmp.png

file:///C:\Users\郭曉娟\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps9847.tmp.png

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。在實際應用中，有可能其他引腳正在執行某操作，而我們這樣進行配置的時候，修改掉其他引腳可能引發不可收拾的后果，那我們應該如何操作呢？

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數據清零*/

　　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、變為：1000，0000，000，GPF5_msk定義為3（即二進制11）左移10、變為：1100，0000，0000。

語句GPBCON &=~（GPF5_msk）： /*GPB5數據清零*/：GPF5_msk進行非操作變成：0011，1111，1111，任何數與其進行與操作，最高兩位（的出來的結果均為00xx，xxxx，xxxx，x為未知），這樣就可以達到對應位清零效果。

語句GPFCON |= GPF5_out：任何數與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。