RT1064学习笔记-GPIO

GPIO

GPIO配置基本过程

配置IO复用功能→配置IO属性→IO口配置

IO 复用功能选择器（IOMUXC）的寄存器非常多，主要可以分为四组：

① IOMUXC_GPR 寄存器组，用于通用控制设置。

② IOMUXC_SNVS 组，主要用于 GPIO5 的控制。 ③ IOMUXC_SNVS_GPR 寄存器组，暂时没用到。

④ IOMUXC 组，用于指定 IO 的复用功能选择和 IO 属性设置。

在 IO 设置的时候，实际上我们只用到了②和④，①和③没用到，所以①和③，我们这里不做介绍。

所以，我们可以把②和④一起介绍，任意一个 IO，都是由 2 个寄存器（SW_MUX_CTL_PAD / SW_PAD_CTL_PAD）控制的。

IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_<PADNAME>

IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_<PAD_NAME>

红色：用于定义IO所属分组

蓝色：SW_MUX_CTL_PAD——IO复用功能选择寄存器；SW_PAD_CTL_PAD——IO属性配置寄存器

<PADNAME>：引脚名

具体模式查看：IOMUXC Memory Map/Register Definition；具体寄存器名：(IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO_AD_B0_05)

SW_MUX_CTL_PAD——IO复用功能选择寄存器

SION位：强制输入位，一旦设置，无论MUX_MODE设置什么模式总可以从PSR中读取到该引脚的状态

在IOMUXC的分组下还有一类特殊的寄存器：IOMUXC_xxxxx_SELECT_INPUT

xxxxx代表为某一IO口的复用功能，但这个复用功能一般有多个IO口可以选择

SW_PAD_CTL_PAD——IO属性配置寄存器

IO口具体属性

输出部分

OBE，输出缓冲使能，这个属性是内部自动设置的，我们无法直接通过软件修改，当 IO 配置成输出模式时，OBE 自动使能；当 IO 配置成输入模式时，OBE 自动失能；相当于间接设置，其他功能也自动失效

DSE，输出驱动能力，需软件设置，总共有 8 个等级：关闭和 R0/1~R0/7。由 R0 决定 IO 口的驱动能力，在 3.3V 条件下，R0 的值为 150Ω。最小的输出电阻（可以获得最大的驱动能力）为：R0/7=21.4Ω。

SRE，压摆率，需软件设置。共有 2 个等级：Fast 和 Slow。压摆率控制电平跳变的时间，压摆率越高，波形越陡，压摆率越低，波形越缓。这个设置，在过 EMC 测试的时候，比较有用。比如要过 EMC 可以设置压摆率低一些（slow），得到比较平缓的边沿，从而降低电磁辐射。

SPEED，输出速率（带宽），需软件设置，总共有 3 个等级：50M、100M 和 200M。

ODE，开漏输出使能，需软件设置，当设置 ODE=0 且 GPIO 设置成输出模式，为推挽输出；当设置 ODE=1 且 GPIO 设置成输出模式，为开漏输出，开漏输出时：IO 口只能输出低电平/三态输出，无法直接输出高电平，需要使用上拉电阻（内部/外部）才可以输出高电平。当GPIO 设置成输入模式时，ODE 设置直接被忽略。

输入部分

IBE，输入缓冲使能，这个属性是内部自动设置的，我们无法直接通过软件修改，当 IO 配置成输入模式时，IBE 自动使能；当 IO 配置成输出模式时，IBE 自动失能；相当于间接设置。当 IBE 失能时（GPIO 为输出模式时），HYS 等设置无效。

IND，输入信号，读取到的 IO 口状态，由这个口传入 MCU 内部的。

HYS，迟滞比较使能，需软件设置，用于设置是否使能输入接收器的施密特触发器（滞后模式），施密特触发可以对波形进行整形，可以在一定程度上滤除误触发。一般可以不设置。

上拉/下拉/保持控制逻辑

PUS：用于设置上/下拉电阻，可选设置有：100K 下拉、47K 上拉、100K 上拉和 22K 上拉。

PKE：用于使能/禁止上下拉电阻和状态保持器，当设置为 1 时，使能上下拉电阻/状态保持器；当设置为 0 时，关闭上下拉电阻/状态保持器

另外，还有一个 PUE 信号，在图 6.3.3 中没有标出，是用于控制选择使用上下拉电阻还是使用状态保持器，当设置为 0 的时候，选择使用状态保持器（上下拉关闭）；当设置为 1 的时候，选择使用上下拉电阻（状态保持器关闭），因此上下拉和状态保持器只能二选一。

关于状态保持器(KEEPER)的说明

RT1052 的每个 IO 口，都有一个状态保持器，但是它在输入模式下，叫输入状态保持器，用于当外部电路断电时（此时 MCU 还是供电的），维持 IO 口的状态，有利于低功耗应用。而在输出模式下，它又叫输出状态保持器，用于当内核断电时，维持 IO 口的输出状态，同样有利于低功耗应用。

一般情况下，当我们使用 IO 口做输入模式的时候，设置上下拉模式（PUE=1）；当我们使用 IO 口作为输出模式的时候，设置状态保持器模式（PUE=0）；

GPIO配置

GPIO_DR——GPIO数据寄存器

GPIO_DR 数据寄存器在输出模式（GDIR=1）下，写入 DR 的数据将会输出到对应的 IO 引脚，用于控制 IO 的高低电平。

在输入模式（GDIR=0）下，通过读取 DR 寄存器对应位，可以读取对应 IO 引脚的状态值。

GPIO_GDIR——GPIO方向控制寄存器

GPIO_GDIR 方向控制寄存器用于控制 IO 口的输入/输出方向，当 GDIR 对应位设置为 0时，对应 IO 为输入模式。当 GDIR 对应位设置为 1 时，对应 IO 为输出模式。

GPIO_GDIR 方向控制寄存器用于控制 IO 口的输入/输出方向，当 GDIR 对应位设置为 0时，对应 IO 为输入模式。当 GDIR 对应位设置为 1 时，对应 IO 为输出模式。

GPIO_ESR——GPIO引脚状态寄存器

GPIO_PSR引脚状态寄存器用于读取IO口的状态，相当于输入模式下的GPIO_DR寄存器。

注意：当 IOMUXC 开启 IO 口的强制输入（SION=1）时，可以通过 GPIO_PSR
读取 IO 口的状态。

GPIO_ICR1/2——GPIO 中断配置寄存器

GPIO_ICR1 用于配置 IO0~IO15 的中断触发条件，总共有 4 种触发条件可选：00，低电平触发；01，高电平触发；10，上升沿触发；11，下降沿触发。

GPIO_IMR——GPIO 中断屏蔽寄存器

GPIO_IMR 中断屏蔽寄存器用于使能/禁止 IO 的中断功能，当 GPIO_IMR 对应位设置成 1的时候，使能对应 IO 口的中断功能，反之则禁止。

GPIO_EDGE_SEL——GPIO边沿选择寄存器

GPIO_EDGE_SEL 边沿选择寄存器用于设置上升沿&下降沿触发中断。

注意：该寄存器的设置，会覆盖 ICR1/ICR2 的设置。

RT1064的IO口不能容忍5V。

如果需要和 5V 设备连接，输出模式：请使用开漏输出模式配合上拉电阻（接 5V）实现，且灌电流越小越好，最大单个 IO 的灌电流不要超 过 1mA，整个芯片的灌电流不要超过 10mA。输入模式：请串联大电阻！

GPIO函数示例

FSL库中的API函数

1. IOMUXC_SetPinMux 函数 （fsl_iomuxc.h）

   用于设置IO的复用功能

static inline void IOMUXC_SetPinMux(uint32_t muxRegister,
                                    uint32_t muxMode,
                                    uint32_t inputRegister,
                                    uint32_t inputDaisy,
                                    uint32_t configRegister,
                                    uint32_t inputOnfield)
1
2
3
4
5
6

muxRegister：IO复用功能选择寄存器的地址

muxMode：选择的复用的模式

inputRegister：选择的输入寄存器

inputDaisy：DAISY 位

configRegister：配置寄存器

inputOnfield：设置是否为强制输入

若这些参数要一个个找会很麻烦，在fsl_iomuxc.h中1188行之前

2. IOMUXC_SetPinConfig函数 （fsl_iomuxc.h）

   此函数用来配置 IO 的驱动能力、速度、驱动能力等

static inline void IOMUXC_SetPinConfig(uint32_t muxRegister,
                                       uint32_t muxMode,
                                       uint32_t inputRegister,
                                       uint32_t inputDaisy,
                                       uint32_t configRegister,
                                       uint32_t configValue)
1
2
3
4
5
6

前5个参数与上个函数一样

configValue：写入到IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_<PAD_NAME>寄存器中的值，对着寄存器写值

3. GPIO_PinInit 函数 （fsl_gpio.h）

   设置指定 GPIO 引脚的功能

void GPIO_PinInit(GPIO_Type *base, uint32_t pin, const gpio_pin_config_t *Config)
1

base：要设置的GPIO的组

pin：组内编号

Config：配置参数

typedef struct _gpio_pin_config
{
 gpio_pin_direction_t direction; //方向，输入还是输出？
 uint8_t outputLogic; //默认输出电平 
 gpio_interrupt_mode_t interruptMode; //中断模式
} gpio_pin_config_t;
1
2
3
4
5
6

direction：

typedef enum _gpio_pin_direction
{
    kGPIO_DigitalInput  = 0U, /*!< Set current pin as digital input.*/
    kGPIO_DigitalOutput = 1U, /*!< Set current pin as digital output.*/
} gpio_pin_direction_t;
1
2
3
4
5

outputLogic：0 or 1

interruptMode：六种设置

typedef enum _gpio_interrupt_mode
{
    kGPIO_NoIntmode              = 0U, /*!< Set current pin general IO functionality.*/
    kGPIO_IntLowLevel            = 1U, /*!< Set current pin interrupt is low-level sensitive.*/
    kGPIO_IntHighLevel           = 2U, /*!< Set current pin interrupt is high-level sensitive.*/
    kGPIO_IntRisingEdge          = 3U, /*!< Set current pin interrupt is rising-edge sensitive.*/
    kGPIO_IntFallingEdge         = 4U, /*!< Set current pin interrupt is falling-edge sensitive.*/
    kGPIO_IntRisingOrFallingEdge = 5U, /*!< Enable the edge select bit to override the ICR register's configuration.*/
} gpio_interrupt_mode_t;
1
2
3
4
5
6
7
8
9

4. GPIO_PinWrite 函数 （fsl_gpio.h）

   设置指定的 GPIO 的输出电平

void GPIO_PinWrite(GPIO_Type *base, uint32_t pin, uint8_t output);
1

base：要设置的GPIO的组

pin：组内编号

output：输出电平，1为高电平，0为低电平

5. GPIO_PinRead 函数

此函数用于读取一个指定 IO 的电平

static inline uint32_t GPIO_PinRead(GPIO_Type *base, uint32_t pin)
1

base:要设置的 GPIO 组

pin:组内编号

返回值：读到的指定 IO 的电平值，1 为高电平，0 为低电平

代码编写

配置为输出模式时，输入部分的参数配置自动失效；

配置为输入模式时，输出部分的参数配置自动失效

详见SW_PAD_CTL_PAD——IO属性配置寄存器

应该主要看的是DSE

输出模式

void LED_Init(void)
{
    gpio_pin_config_t led_config;

    //设置 B3 的复用功能选择寄存器，设置B3为普通GPIO模式
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO_AD_B0_03_GPIO1_IO03,0);

    //配置 B3 的功能
    //0 0001 0000 1011 0000
    //关闭 Hyst,下拉 100K Ohm,选择Keeper,使能pull/keeper,关闭开漏,100MHz_SPEED1,驱动能力R0/6,低转换速度
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO_AD_B0_03_GPIO1_IO03,0x10B0);

    led_config.direction=kGPIO_DigitalOutput;
    led_config.interruptMode=kGPIO_NoIntmode;
    led_config.outputLogic=1;
    GPIO_PinInit(GPIO1,3,&led_config);//此函数中自动打开时钟
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

输入模式

void KEY_Init(void)
{
    gpio_pin_config_t key_config;

    //设置 B3 的复用功能选择寄存器，设置B3为普通GPIO模式
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO_AD_B0_03_GPIO1_IO03,0);

    //配置 B3 的功能
    //0 1111 0000 1000 0000
    //关闭 Hyst,上拉 22K Ohm,选择Pull,使能pull/keeper,关闭开漏,100MHz_SPEED2,关闭输出驱动,低转换速度
    IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_GPIO_AD_B0_03_GPIO1_IO03,0xF080);

    led_config.direction=kGPIO_DigitalInput;    //输入
    led_config.interruptMode=kGPIO_NoIntmode;	//无中断
    led_config.outputLogic=1;		//此值设置为输出时才有效
    GPIO_PinInit(GPIO1,3,&led_config);//此函数中自动打开时钟
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

本文参照正点原子RT1052 开发指南。