M0/M4 的 GPIO 初始化

只看该作者 · 2016-5-15 11:32

新唐所有的M0/M4芯片基本上所有的IO都可以发生中断，为了符合大家的习惯还是有所谓的外部中断EINT0和EINT1。有2跟GPIO脚可以配置为EINT0功能和EINT1功能，分别将发生EINT0中断和EINT1中断。其它的IO脚也会导致发生中断，但是为很多IO共用一个向量的方式，例如：

PA/PB/PC共用中断号4，PD/PE/PF共用中断号5。

每个IO内部一般都带内部上拉电阻，软件可以打开。一般用于按键，或者I2C不想外部加上拉电阻的情况。

每个IO都有边沿中断消抖功能，一般用作按键的时候或者外部输入信号会抖动的情况下需要打开。

NUC472/NUC442和M451的IO比较特别，它们有多个Power Domain，就是所有的IO的供电电压可以不同，在使用时一定要注意。

Ø NUC472和 NUC442Vbat 负责 PG.14、PG.15、PA.0 和 PA.1，这些脚由 Vbat 负责供电，所以

Vbat一定要有电，即使不接电池也要和 VDD接到一起。另外 PG.14和 PG.15默认为晶振功能用于外接 32K晶振，如果想改为 GPIO需要修改 Configarea。我们一般用 ICPtool 修改 Configarea，因为 Configarea 修改之后需要复位才能起做用。用 USB线将 Nu-Link和目标板接到 PC上，打开 ICPtool，连接到目标板。点击 Settings，然后如红色框所示，将”Workas GPIO 打钩

只看该作者 · 2016-5-15 11:33

之后打勾 Config，点击 Start 就修改成功了

Ø M451有 Vbat、VDDIO 和 VDD 共 3 个 power domain。Vbat 负责 PF0 ~ PF2，VDDIO 负责

PE.8 ~ PE.13

并且 Vbat 和 VDD 以及 VDDIO 这 3 个电压可以不同，例如：VDD 给 5V， VDDIO 可以给 3V， Vbat 可以给 3.6V，这可以用于板子上有多个电压的情况。

只看该作者 · 2016-5-15 11:35

NUC472 Power Domain详细资料如下图：

M451 Power Domain详细资料如下图：

只看该作者 · 2016-5-15 11:36

上面的红框是VBAT的范围，右边的红框是VDDIO的范围。

下面介绍一下IO的初始化，IO初始化无非就是将IO设为输入/输出/开漏/准双向等模式，然后反转
IO输出，或者读IO的状态。另外也可能配置为中断。

Void GPIO_Init() {

/* PB.0 配置为输出，PD.4 配置为输入模式 */

GPIO_SetMode(PB, BIT0, GPIO_PMD_OUTPUT); GPIO_SetMode(PD, BIT4, GPIO_PMD_INPUT);

/* PD.0 配置为输出*/

GPIO_SetMode(PD, BIT0, GPIO_PMD_OUTPUT);

/*从PB0输出0*/

PB0 = 0;

/* 将 PB5 配置为输入模式并使能上升沿中断 */

GPIO_SetMode(PB, BIT5, GPIO_PMD_INPUT);

GPIO_EnableInt(PB, 5, GPIO_INT_RISING);

NVIC_EnableIRQ(GPABC_IRQn);

/* 将 PE2 配置为输入模式，打开内部上拉，并使能下降沿中断 */

GPIO_SetMode(PE, BIT2, GPIO_PMD_INPUT);

GPIO_ENABLE_PULL_UP(PE, BIT2);

GPIO_EnableInt(PE, 2, GPIO_INT_FALLING);

NVIC_EnableIRQ(GPDEF_IRQn);

/* 将 PA2 配置为 EINT0 引脚，并使能下降沿中断 */

SYS->PA_L_MFP = (SYS->PA_L_MFP & ~ SYS_PA_L_MFP_PA2_MFP_Msk) |

SYS_PA_L_MFP_PA2_MFP_EINT0;

GPIO_SetMode(PA, BIT2, GPIO_PMD_INPUT);

GPIO_EnableEINT0(PA, 2, GPIO_INT_FALLING);

NVIC_EnableIRQ(EINT0_IRQn);

/* 使能消抖功能并选择消抖采样周期。因为PB.5和PE.2以及PA.2都使能了中断，所以最好打开消抖功能 */

GPIO_SET_DEBOUNCE_TIME(GPIO_DBCLKSRC_HCLK, GPIO_DBCLKSEL_1);

GPIO_ENABLE_DEBOUNCE(PB, BIT5);

GPIO_ENABLE_DEBOUNCE(PE, BIT2);

GPIO_ENABLE_DEBOUNCE(PA, BIT2);

} void GPABC_IRQHandler(void)

{

/* 检查是否发生PB.5 中断 */

if (PB->ISRC & BIT5) {

PB->ISRC = BIT5;/*清除PB.5中断标志*/ PD0 = PD0 ^ 1;

printf("PB.5 INT occurred. \n");

} else {

/* 不期望的其它中断 */

PA->ISRC = PA->ISRC;

PB->ISRC = PB->ISRC; PC->ISRC = PC->ISRC; printf("Un-expected interrupts. \n");

}

} void GPDEF_IRQHandler(void)

{

/*检查是否发生PE.2 中断*/

if (PE->ISRC & BIT2) {

PE->ISRC = BIT2; PD0 = PD0 ^ 1; printf("PE.2 INT occurred. \n");

} else {

/* 不期望的其它中断 */

PD->ISRC = PD->ISRC;

PE->ISRC = PE->ISRC; PF->ISRC = PF->ISRC; printf("Un-expected interrupts. \n");

} } void EINT0_IRQHandler(void)

{

/* 清除 PA.2中断标志 */

PA->ISRC = BIT2;

PD0 = PD0 ^ 1;/*反转PD.0*/ printf("PA.2 EINT0 occurred. \n");

}

只看该作者 · 2016-5-15 11:36

GPIO IP有个寄存器叫OFFD(OFFDigital)，关闭相应管脚的数字通路的意思。如果某个管脚配置为模拟功能，例如：ADC、DAC、ACMP、SEG、COM、DH1、DH2、V1、V2、V3等功能，这些管脚对应的OFFDbit应该使能，关闭到数字区域的通路，避免内部数字器件不停的打开、关闭而漏电。

只看该作者 · 2016-5-15 22:40

新唐的M3和M4一共有多少个中断源呢？

只看该作者 · 2016-5-17 19:56

lovecat2015 发表于 2016-5-15 22:40
新唐的M3和M4一共有多少个中断源呢？

你不要管到底有多少中断源，只要知道你需要哪些中断源就行，资源非常丰富，但是几乎没有什么项目能使用全部，可以说一半的都难。

1万 · 2016-5-17 22:05

NUC472和 NUC442Vbat 负责 PG.14、PG.15、PA.0 和 PA.1，这些脚由 Vbat 负责供电，所以Vbat一定要有电，即使不接电池也要和 VDD接到一起。

只看该作者 · 2016-5-18 19:28

理论上GPIO只有四种功能，实际上联系上需要管脚的各种情况，那功能多了去

只看该作者 · 2016-5-18 22:12

每个IO内部一般都带内部上拉电阻，软件可以打开。一般用于按键，或者I2C不想外部加上拉电阻的情况。原来I2C是不要上拉电阻的。

只看该作者 · 2016-7-30 16:41

不知道备用电池接口内部有没有二极管方式电流倒向

只看该作者 · 2016-7-30 16:46

善于使用工作方可成为高手。

1万 · 2016-7-30 18:46

对于M051来说
这款MCU有40个通用I/O引脚，并复用为特殊功能引脚。 40个引脚分配在P0, P1, P2, P3 和 P4五个端口
上，每个端口最多8个引脚。每个引脚都是独立的，都有相应的寄存器来控制引脚工作模式与数据。
每个I/O引脚上的I/O类型可由软件独立地配置为输入，输出，开漏或准双向模式。所有的I/O引脚处于准
双向模式，端口数据寄存器Px_DOUT[7:0]的值复位为0x000_00FF。每个I/O引脚配有一个阻值大约为
110KΩ~300KΩ的非常弱的独立的上拉电阻接到VDD上， VDD大小为5.0V 到 2.5V

1万 · 2016-7-30 18:47

输入模式的说明
设置 Px_PMD(PMDn[1:0]) 为00b ， Px[n]为输入模式， I/O引脚为三态（高阻态），没有输出驱动能力。
Px_PIN的值反映相应端口引脚的状态。

1万 · 2016-7-30 18:48

输出模式的说明
设置Px_PMD(PMDn[1:0])为 2’b01， Px[n]为输出模式， I/O引脚支持数字输出功能，有拉电流/灌电流能
力。 Px_DOUT 相应位的值被送到相应引脚上。

1万 · 2016-7-30 18:49

开漏模式的说明
设置 Px_PMD(PMDn[1:0])为 2’b10， Px[n]为开漏模式， I/O支持数字输出功能，但仅有灌电流能力，为
了把I/O引脚拉到高电平状态，需要外接一颗上拉电阻. 如果Px_DOUT相应位bit [n]的值为“0”，引脚上输
出低电平. 如果Px_DOUT 相应位bit [n]的值为“1”, 该引脚输出为高电平，由内部上拉电阻或外部上拉电
阻控制。

1万 · 2016-7-30 18:51

准双向模式的说明
设置Px_PMD(PMDn[1:0]) 为 2’b11， Px[n]引脚为准双向模式， I/O同时支持数字输出和输入功能，但拉
电流仅达数百uA. 要实现数字输入，需要先将Px_DOUT 相应位置1。准双向输出是80C51及其派生产品
所共有的模式。若Px_DOUT相应位bit[n]为”0”, 引脚上输出为“低电平”. 若Px_DOUT相应位bit[n]为”1”, 该
引脚将核对引脚值. 若引脚值为高，没有任何动作，若引脚值为低，该引脚置为强高2个时钟周期，然后
禁用强输出驱动，引脚状态由内部上拉电阻控制。注: 准双向模式的拉电流能力仅有200uA到30uA(相应
VDD的电压从5.0V到2.5V)

1万 · 2016-7-30 18:55

NuMicro M451 系列拥有 87 个通用 I / O 引脚。这 87 个引脚被安排在 6 组口命名为 PA、PB,PC,PD,PE、PF。PA、PB,PC,PD
各 16 个引脚在端口；PE 有 15 个引脚在端口；PF 有 8 个引脚在端口。87 个引脚是独立的,每个引脚都有相应的寄存器位控制自身的
功能和数据。
每个 I/O 引脚可以配置软件分别作为输入、推挽式输出、开漏输出或准双向模式。每个 I/O 引脚都牵引着约为 110kΩ~300k
Ω弱上拉电阻。

1万 · 2016-7-30 18:57

输入模式
输入模式需要设置 Px_MODE[2n+1:2n]为 0，此时引脚没有驱动能力，当前状态为高阻状态，此时 Px_PIN[n]的值反应了当
前引脚的电平。

推挽输出模式
推挽输出模式需要设置 Px_MODE[2n+1:2n]为 1，此时引脚具有输出高低电平的功能，如图 6.1.1，并具有吸收反向电流的能
力。Px_PIN[n]的值对应当前引脚输出的是高电平还是低电平。

推挽电路是两个参数相同的三极管或 MOSFET,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时，两只对
称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小、效率高。
输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。推挽式输出既提高电路的负载能力，又提高开关速度。

1万 · 2016-7-30 18:58

开漏输出模式
开漏输出：输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相
对强(一般 20mA 以内)。
开漏形式的电路有以下几个特点：
 利用外部电路的驱动能力，减少 IC 内部的驱动。当 IC 内部 MOSFET 导通时，驱动电流是从外部的 VCC 流经上拉电阻，MOSFET
到 GND。IC 内部仅需很小的栅极驱动电流。
 一般来说，开漏是用来连接不同电平的器件，匹配电平用的，因为开漏引脚不连接外部的上拉电阻时，只能输出低电平，如果需
要同时具备输出高电平的功能，则需要接上拉电阻，很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压，便可以改变传输电平。比如加
上上拉电阻就可以提供 TTL/CMOS 电平输出等。（上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的沿的速度。阻值越大，速度越低功耗越
小，所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。）
 开漏模式提供了灵活的输出方式，但是也有其弱点，就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电，
所以当电阻选择小时延时就小，但功耗大；反之延时大功耗小。
 可以将多个开漏输出的引脚，连接到一条线上。通过一只上拉电阻，在不增加任何器件的情况下，形成“与逻辑”关系。这也是
I2C，SMBus 等总线判断总线占用状态的原理