嵌入式学习笔记之GPIO详解

 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。

图1 GPBCON引脚配置

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。