AT32F421 GPIO使用指南

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cathy 发布于:周六, 10/08/2022 - 10:06 ,关键词:

GPIO特性

  • 最大封装(48pin)具有39个多功能双向的I/O口

  • 所有I/O口都可以映射到16个外部中断

  • 几乎所有I/O口可容忍5V输入信号(4个LEXT / HEXT引脚除外)

  • 所有I/O口均为快速I/O,寄存器存取速度最高fAHB

  • I/O引脚的外设功能可以通过一个特定的操作锁定,以避免意外的写入I/O寄存器

  • 每个GPIO引脚都可以由软件配置成输出(推挽或开漏)、输入(带或不带上拉或下拉)或复用的外设功能端口

  • 可选的每个I/O口的电流推动/吸入能力

  • GPIO设置/清除寄存器(GPIOx_SCR)和GPIO清除寄存器(GPIOx_CLR)为GPIOx_ODT寄存器提供位访问能力

GPIO

GPIO在复位期间和刚复位后,复用功能未开启,大部分I/O端口被配置成浮空输入模式。

当作为输出配置时,写到输出数据寄存器(GPIOx_ODT)上的值会输出到相应的I/O引脚。可以以推挽模式或开漏模式(仅低电平被驱动,高电平表现为高阻)使用输出驱动器。

输入数据寄存器(GPIOx_IDT)在每个AHB时钟周期捕捉I/O引脚上的数据。

所有GPIO引脚有一个内部弱上拉和弱下拉,它们被激活或断开有赖于GPIOx_PULL寄存器的值。

“图1.
图1. GPIO基本结构

“表1.
表1. GPIO 配置表

GPIO toggle

AT32F421提供的I/O口均为快速I/O,寄存器存取速度最高为fAHB,所以可以看到GPIO翻转频率能够轻松达到60MHz:

“图2.
<图2. I/O翻转速度

IO引脚的5V or 3.3V容忍

标准3.3V容忍引脚(TC)

所有振荡器用到的引脚都是标准3.3V容忍引脚。

  • PC14/PC15 (HEXT_IN/ OUT)
  • PF0/PF1 (LEXT_IN/ OUT)

“表2.
表2. TC引脚示例

带模拟功能5 V容忍引脚(FTa)

比较器输入引脚以及ADC占用端口为带模拟功能5 V容忍引脚。

  • PA0 – PA7
  • PB0 – PB2,PB12 – PB15
  • FTa引脚设置为输入浮空、输入上拉、或输入下拉时,具有5V电平容忍特性;设置为模拟模式时,不具5V电平容忍特性,此时输入电平必须小于VDD + 0.3V

“表3.
表3. FTa引脚示例

其余的GPIO都为5V容忍引脚。

“表4.
表4. FT引脚示例

IOMUX

I/O复用功能输入/输出

  • 大多数外设共享同一个GPIO引脚(比如PA0,可作为TMR1_EXT / USART2_CTS /I2C2_SCL / CMP_OUT)
  • 而对某个具体的GPIO引脚,在任意时刻只有一个外设能够与之相连
  • 某些外设功能还可以重映射到其他引脚,从而使得能同时使用的外设数量更多

选择每个端口线的有效复用功能之一是由两个寄存器来决定的,分别是GPIOx_MUXL和GPIOx_MUXH复用功能寄存器。可根据应用的需求用这两寄存器连接复用功能模块到其他引脚。

“表5.
表5. 通过GPIOA_MUX*寄存器配置端口A的复用功能

“表6.
表6. 通过GPIOB_MUX*寄存器配置端口B的复用功能

“表7.
表7. 通过GPIOF_MUX*寄存器配置端口F的复用功能

特殊I/O

调试复用引脚

  • 在复位时,和复位后不像其他GPIO一样处于浮空输入状态,而是处于复用模式
  • PA13:SWDIO,复用上拉
  • PA14:SWCLK,复用下拉

振荡器复用引脚

  • 振荡器关闭的状态下(复位后的默认状态),相关引脚可用作GPIO
  • 振荡器使能状态下,相应引脚的GPIO配置无效
  • 振荡器处于bypass模式(使用外部时钟源)时,LEXT_IN/HEXT_IN为振荡器时钟输入引脚,LEXT_OUT/HEXT_OUT可做GPIO使用

备份域引脚

  • 当1.2V区域断电(当器件进入待机模式)时,PC13/PC14/PC15失去GPIO功能。在这种情况下,若GPIO配置没有被RTC配置为bypass,则这些引脚被设为模拟输入模式。

  • 以下内容在F421系列不存在: 模拟开关(power switch)只能通过少量的电流(3mA),在输出模式下使用PC13/PC14/PC15的I/O口功能是有限制的:只能工作在适中电流推动/吸入能力模式下,最大负载为30pF,而且这些I/O口绝对不能当作电流源(如驱动LED)。

GPIO固件驱动程序API

Artery提供的固件驱动程序包含了一系列固件函数来管理GPIO的下列功能:

  • 初始化配置
  • 读取输入端口或某个输入引脚
  • 读取输出端口或某个输出引脚
  • 设置或清除某个引脚的输出
  • 锁定引脚
  • 引脚的复用功能配置

注:所有project都是基于keil 5而建立,若用户需要在其他编译环境上使用,请参考AT32xxx_Firmware_Library_V2.x.x\project\at_start_xxx\templates中各种编译环境(例如IAR6/7,keil 4/5)进行简单修改即可。

输出模式

GPIO提供了两种不同类型的输出模式分别是,推挽输出以及开漏输出,下面是输出模式的配置示例:

“AT32F421

输入模式

GPIO提供了三种不同类型的输入模式分别是,浮空输入、上拉输入以及下拉输入,下面是输入模式的配置示例:

“AT32F421

模拟模式

当需要使用ADC或CMP通道作为输入时,需要将相应的引脚配置为模拟模式,下面是模拟模式的配置示例:

“AT32F421

复用模式

1. 不论使用何种外设模式,都必须将I/O配置为复用功能,之后系统才能正确使用I/O(输入或输出)。

2. I/O引脚通过复用器连接到相应的外设,该复用器一次只允许一个外设的复用功能(MUX)连接到I/O引脚。这样便可确保共用同一个I/O引脚的外设之间不会发生冲突。每个I/O引脚都有一个复用器,该复用器具有16路复用功能输入/输出(MUX0到MUX15),可通过gpio_pin_mux_config()函数对这些引脚进行配置:

— 复位后,所有I/O都会连接到系统的复用功能0(MUX0)
— 通过配置MUX1到MUX7可以映射外设的复用功能

3. 除了这种灵活的I/O复用架构之外,各外设还具有映射到不同I/O引脚的复用功能,这可以针对不同器件封装优化外设I/O功能的数量;例如,可将USART2_TX引脚映射到PA2或PA14引脚上。

4. 配置过程:

— 使用gpio_pin_mux_config()函数将引脚连接到所需的外设复用功能(MUX),例如配置PA0作为TMR1_EXT输入
gpio_pin_mux_config(GPIOA, GPIO_PINS_SOURCE0, GPIO_MUX_4);

— 使用GPIO_Init()函数配置I/O引脚:

- 通过以下方式配置复用功能模式下的所需引脚
gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_MUX;

- 通过以下成员选择类型、上拉/下拉和驱动力
gpio_out_type、gpio_pull和gpio_drive_strength成员

根据上述配置过程,下面将介绍几种外设的常用配置示例。

USARTI/O复用模式配置

“AT32F421

TMR I/O复用模式配置

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I2C I/O复用模式配置

“AT32F421

来源:AT32 MCU 雅特力科技
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