系统设计时GPIO注意事项

只看该作者 · 2022-8-29 11:59

本帖最后由一路向东于 2022-9-3 13:21 编辑

本文主要以国民N32G4FR/45X系列芯片为参考，介绍硬件设计时GPIO的注意事项，以便合理分配GPIO管脚功能，做好硬件电路设计。

1、GPIO复位后默认状态
需要注意，复位期间和刚复位后，复用功能未开启，大多数I/O 端口被配置成模拟功能模式（PCFGy[1:0]=00b， PMODEy[1:0]=00b）。
但有以下几组例外的信号：
①BOOT0、NRST、OSC_IN、OSC_OUT 默认无 GPIO 功能：
BOOT0 引脚默认输入下拉
PB2/BOOT1 处于 PB2/BOOT1 的下拉输入状态；
NRST 上拉输入输出
BOOT1脚在芯片正常启动后可以配置为普通GPIO使用。

只看该作者 · 2022-8-29 12:00

本帖最后由一路向东于 2022-8-29 12:03 编辑

NRST脚要按照推荐电路，添加10K电阻接VDD和0.1uF接GND，无法作为其他功能配置。

② 复位后，调试系统相关的引脚默认状态时启动 SWJ，JTAG 引脚被置于输入上拉或下拉模式：
PA15:JTDI 置于输入上拉模式
PA14:JTCK 置于输入下拉模式
PA13:JTMS 置于输入上拉模式
PB4:JNTRST 置于输入上拉模式
PB3:JTD0 置于推挽输出无上下拉
注意：该组管脚在作为GPIO使用时，需要先调用关闭JTAG或者SWD功能，再配置GPIO模式，才能正常使用。

JTAG和SWD相关管脚可以分开配置

③ PD0 和 PD1：
PD0 和 PD1 在 80 及以上引脚封装默认模拟模式
PD0 和 PD1 在 80 以下引脚封装复用到 OSC_IN/OUT
注意：LQFP64封装的引脚5和引脚6在芯片复位后默认配置为OSC_IN和OSC_OUT功能脚。软件可以重新设置这两个引脚为PD0和PD1功能，当用做PD0和PD1时，这两个引脚只能用作普通IO功能。但对于LQFP80/100/128封装，由于PD0和PD1为固有的功能引脚，因此没有必要再由软件进行重映像设置。

以上部分特殊脚复位后的特殊状态在电路设计时需要尤其注意，刚复位后未进行GPIO重新配置前的电平状态有可能会影响电路功能。
2、GPIO电平
以下功能，需要根据外部信号电平合理选择对应的GPIO
①注意手册I/O电平一栏：
FT：5V容忍；TTa：容忍3.3V，支持模拟外设；TC：普通3.3V I/O；
并且需要注意：表中FT的端口，需要确保IO电压与电源电压压差小于3.6V。
②注意Fail-safe支持一栏，Fail-safe指当芯片没有电源输入时，在IO上加输入高电平，不会存在输入高电平灌入芯片，从而导致电源上有一定电压，并消耗电流的现象。
yes表示可以防止倒灌，NO为不支持防倒灌。

3、EXTI选择
GPIO在作为外部EXTI功能时，需要注意：
通过 AFIO_EXTI_CFGy 配置 GPIO 线上的外部中断/事件，必须先使能 AFIO 时钟。
通用 I/O 端口以下图的方式连接到总共16 条外部中断/事件线上，并且每一条外部中断线只能选择相同编号GPIO组的其中一个。

4、其他GPIO特殊要求
①在使用 LSE 时，相邻的 IO 管脚（PC13 和 PF0）不能有 GPIO 翻转电平信号。翻转的电平信号会导致 LSE 工作不稳定。

②PC13，PC14和PC15引脚通过电源开关进行供电，而这个电源开关只能够吸收有限的电流(3mA)。因此这三个引脚作为输出引脚时有以下限制：在同一时间只有一个引脚能作为输出，作为输出脚时只能工作在2MHz模式下，最大驱动负载为30pF，并且不能作为电流源(如驱动LED)。
5、其他在管脚复用功能分配时，需要参考数据手册，与软件同步确认是否有复用功能的冲突。

只看该作者 · 2022-12-2 21:26

这个GPIO还有这么讲究呢。

只看该作者 · 2022-12-3 14:41

这个国民的开发板的pcb和原理图都提供了吗？