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前面我们已经对敏矽微电子的基于cortex m0内核的ME32F030R8T6的基本功能做了介绍，然后详细讲解了开发环境MDK的安装，pack包的安装，工程的建立及程序的仿真，紧接着讲解了ME32F030R8T6的时钟系统。
如果说前面都是基础知识介绍和理论讲解，那么从本篇开始，我们不但会有理论介绍，还会结合敏矽微电子提供的ME32F030R8T6开发板进行实例验证，让大家看到实例运行的结果。
1、敏矽微电子Cortex-M0学习笔记04-GPIO详解及实例
首先我们对ME32F030R8T6芯片的I/O端口做一个大致的了解。
1.1. ME32F030R8T6的GPIO 概述
ME32F030R8T6提供多达 57个 GPIO 管脚。主要的特点有：
• 数字管脚可以用软件定义为输入或输出
• 管脚读写可以被屏蔽
• 多个管脚的置位、清零位用一条指令实现
• 管脚的输出取反
• 每一个管脚可作为外部中断信号
• 可编程的中断触发条件及中断优先级
• 所有GPIO管脚在复位后被配置成带上拉电阻的输入管脚
MCU的端口除了灵活易用的特点之外，其外设功能也十分强大。管脚功能由IO控制寄存器配置，除电源管脚，其余管脚均可复用。
系统复位后，管脚功能将被设置成默认值。
GPIO可以复用的功能如下：LED/LCD 驱动、触摸按键、ADC、定时器6输出、定时器7输出、PWM输出、UART0、UART1、SPI、I2C。
在使用端口复用功能时，通过 I/O 配置寄存器IOCON对端口进行功能设置，每个引脚对应的复用功能，请参照官方数据手册的详细说明。
1.2. ME32F030R8T6的GPIO 寄存器详解
对于使用过单片机开发产品的人来说，功能繁多、名称各异的寄存器应该是最重要也是最令人头疼的地方，但是没办法，想要开发出功能稳定、性能可靠的产品，就必须来硬着头皮查看各个寄存器的功能和配置方法。
当然，对于ME32F030R8T6来说，官方推出了库函数，利用这些库函数可以不必关心具体的寄存器就能编写出合适的程序。但是对于想要深入了解的话，还是要看看寄存器的。
1.2.1. GPIO功能配置寄存器
MCU有一系列的GPIO 控制寄存器来实现对I/O口的灵活控制。
首先我们对 I/O 配置寄存器IOCON做一个介绍，因为它决定着I/O端口的功能选择和电气特性。所以需要拿出来单独进行介绍，该寄存器的每一位的功能如下：
①、管脚功能：
IOCON 寄存器中的 FUNC 位可设为 GPIO (FUNC = 000) 或外设功能。如果将管脚配置为 GPIO 管脚，则 DIR 寄存器决定管脚是配置为输入还是输出。对于任何外设功能，会根据管脚的功能自动控制管脚方向。GPIO 的 DIR 寄存器此时对外设功能无效。
②、管脚模式：
IOCON 寄存器的 MODE 位允许为每个管脚使能或禁止片内上拉电阻。默认情况下，所有管脚的上拉电阻都被使能。
③、管脚驱动
对于每个正常驱动管脚，可以选择两种电流的输出驱动，即低电流模式和高电流模式。用户可以根据自己的实际需求进行选择。
④、开漏模式
所有数字 I/O 管脚都可为开漏模式。但是请注意，该模式并不是真正的开漏模式。输入上拉至不能超过VDD。
⑤、模式功能
I/O 管脚可以配置为模拟功能，作为模拟信号的输出和输入管脚，例如复用为AD口的时候，可以作为检测电压的模拟信号输入口。
⑤、电压转换速率模式
在作用AD转换口的时候，可以设置端口转换速率为快速模式或慢速模式，默认为快速模式。相对于快速模式，慢速模式转满时间会变长，随之电流功耗也增大，但时精度会更加精确，根据应用场景和自身需求，选择适合的模式。
1.2.2. GPIO控制寄存器总览
MCU所有的GPIO被分布到4个端口: PA,、PB、PC、PD。每个端口都拥有自己独立的控制寄存器去管理 GPIO 的功能。下面的表列出了所有的寄存器以供参考。接下来会对每个寄存器做出详解。
1.2.3. GPIO屏蔽寄存器
GPIO屏蔽寄存器可屏蔽下列寄存器的读和写操作：PIN、OUT、SET、CLR和 NOT，相当于给这些寄存器上了个“锁”，只有当MASK寄存器相应的BIT位被置 0，被屏蔽的寄存器才能进行读和写操作。该寄存器上电后默认为0，即不进行GPIO屏蔽。当配置1启动屏蔽功能后，对处于输出功能的端口进行任何写操作都无效，不会改变其当前的输出状态。对处于输入功能的端口进行读操作，无论此时端口处于何种电平，都会返回0.
1.2.4. GPIO管脚值寄存器
对配置为数字功能的端口，对该寄存器进行读操作将返回管脚的当前逻辑值，不管该管脚是配置为输入还是输出，也不管它是配置为 GPIO 还是任何其它适用的备用数字功能，都可以直接进行读取。但也有例外，在以下两种情况中， PIN 寄存器中读出的管脚值无效：①、如果选择了管脚的模拟功能（如适用），则不能读取管脚状态，例如将管脚选作 ADC 输入会断开管脚的数字功能。②、该引脚被GPIO屏蔽寄存器MASK给屏蔽了。
1.2.5. GPIO管脚输出寄存器
在没有被GPIO屏蔽寄存器MASK屏蔽的情况下，向该寄存器写0或1将在相应端口管脚产生低电平或高电平。但是对于所有其他配置（输入、非GPIO功能），OUT 寄存器位的值对管脚输出电平无效。读取该寄存器将返回 GPIO 输出寄存器的内容，不管数字管脚配置和方向如何。
通过SET、CLR和NOT寄存器可以对OUT 寄存器执行写操作，允许按位对单个端口管脚进行置位、清除、取反操作。以此来控制OUT 寄存器的输出内容。
1.2.6. GPIO管脚输出置位寄存器
在没有被GPIO屏蔽寄存器MASK屏蔽，端口DIR为输出方向且端口功能为数字GPIO功能的情况下，写1会将相应端口管脚设为高电平。写0对GPIO输出电平无效。另外该寄存器为只写寄存器，对其进行读操作是无效的。
1.2.7. GPIO管脚输出清除寄存器
在没有被GPIO屏蔽寄存器MASK屏蔽，端口DIR为输出方向且端口功能为数字GPIO功能的情况下，写1会将相应端口管脚设为低电平。写0对GPIO输出电平无效。另外该寄存器为只写寄存器，对其进行读操作是无效的。
1.2.8. GPIO管脚输出取反寄存器
在没有被GPIO屏蔽寄存器MASK屏蔽，端口DIR为输出方向且端口功能为数字GPIO功能的情况下，写1会将相应端口的输出状态进行反转。写0对GPIO输出电平无效。另外该寄存器为只写寄存器，对其进行读操作是无效的。
1.2.9. GPIO数据方向寄存器
在使用数字GPIO前，首先要确定的就是端口的数据方向。向该寄存器写1会将端口设置为输出模式，写0设置为输入模式。上电后端口默认为输入状态。
1.2.10. GPIO中断感应寄存器
在文章开头的介绍中，我们就说过MCU的每一个管脚是可以作为外部中断信号。因此会有一系列与之对应的中断管理寄存器，来对每个端口的中断进行管理。这就是接下来要介绍的中断寄存器。在使用端口中断前，需要明确需要触发中断的条件。向中断感应寄存器ISENSEx写入1，端口中断的触发方式为电平中断。向寄存器写入0，端口中断的触发方式为沿中断触发，具体需要什么样的沿来触发，这个还需要下面的中断配置寄存器来设置。
1.2.11. GPIO中断配置寄存器
紧接上文，在明确使用端口触发方式为沿中断触发后，我们通过中断配置寄存器IBEx来选择沿触发条件。向寄存器写入1，管脚的上升沿和下降沿都触发中断。向寄存器写入0，管脚只能由上升沿或下降沿中的一种来触发中断，具体由哪种来触发，需要下面的中断事件寄存器IEVx来决定。
1.2.12. GPIO中断事件寄存器
当中断配置寄存器IBEx值为0时，中断事件寄存器就决定着中断触发的条件，向寄存器写1，上升沿触发中断。写入0，则下降沿产生中断。
1.2.13. GPIO中断屏蔽寄存器
在实际的开发过程中，使用到中断功能的端口毕竟是少数，因此MCU在上电后就默认屏蔽了端口的中断功能。如果要开启端口的中断功能，向对应的寄存器位写1即可。
1.2.14. GPIO原始中断状态寄存器
该寄存器的位读出为高时反映了对应管脚上的原始（屏蔽之前）中断状态，表示在触发 IE 之前所有的要求都满足。位读出为0时表示对应的输入管脚还未启动中断。该寄存器为只读。
1.2.15. GPIO中断状态寄存器
该寄存器中的位读为高反映了输入触发中断的状态。读出为低则表示对应的输入管脚没有中断产生，或者中断被屏蔽。读出为高则表示对应的输入管脚有中断产生。该寄存器为只读。
1.2.16. GPIO中断清除寄存器
在中断发生后，程序会进入中断服务子程序。在中断服务子程序中处理完中断程序后，需要向中断清除寄存器CLRx写1来清除中断标志。
1.3. ME32F030R8T6的GPIO 库函数函数
为了便于开发者快速上手，敏矽微电子官方例程中提供了gpio.c文件，其中包含了设置端口方向、读取端口状态、配置端口中断等函数，供开发者直接使用。
1、设置GPIO为输入方向
void GPIO_ConfigPinsAsInput(PA_Type *port, uint16_t pins)
{
port->DIR &= ~pins;
return;
}2、设置GPIO位输出方向
void GPIO_ConfigPinsAsOutput(PA_Type *port, uint16_t pins)
{
port->DIR|=pins;
return;
}3、设置GPIO输出高
void GPIO_SetPin(PA_Type *port, uint16_t pin)
{
port->SET |= pin;
return;
}4、设置GPIO输出低
void GPIO_ResetPin (PA_Type *port, uint16_t pin)
{
port->CLR |= pin;
return;
}5、设置GPIO输出反转
void GPIO_InvertOutPin (PA_Type *port, uint16_t pin)
{
port->NOT |= pin;
return;
}6、读取GPIO某个引脚的输入状态
uint8_t GPIO_GetPinState(PA_Type *port, uint16_t pin)
{
if (port->PIN & pin)
return 1;
else
return 0;
}7、读取GPIO整个引脚的输入状态
uint16_t GPIO_GetPortState(PA_Type *port)
{
return (uint16_t)port->PIN;
}8、屏蔽GPIO引脚
void GPIO_SetPortMask(PA_Type *port, uint16_t pins)
{
port->MASK |= pins;
return;
}9、使能GPIO引脚
void GPIO_SetPortMask(PA_Type *port, uint16_t pins)
{
port->MASK |= pins;
return;
}10、配置GPIO引脚的中断功能
void GPIO_EnableInt(PA_Type *port, uint16_t pin, uint8_t triggeredge)
{
port->IS &= ~pin;
port->IE |= pin;
switch(triggeredge)
{
case RISE_EDGE:
port->IBE &= ~pin;
port->IEV |= pin; break; case FALL_EDGE:
port->IBE &= ~pin;
port->IEV &= ~pin; break; case BOTH_EDGE:
port->IBE |= pin; break; default: break;
}
return;
}11、清除GPIO引脚的中断标志
void GPIO_ClrInt(PA_Type *port, uint16_t pins)
{
port->IC =pins;
return;
}1.4. ME32F030R8T6的GPIO 开发实例
介绍完GPIO的原理和函数，接下来就用最经典的LED小灯试验来进行示例。
本例使用敏矽微电子专门为ME32F030R8T6提供的库函数编写程序。
实例程序的代码如下：
int main(void
{
WDT->MOD=0; //关闭看门狗
PB_9_INIT(PB_9_GPIO); //PB9（LED）设置为GPIO功能
GPIO_ConfigPinsAsOutput(PB, IO_PIN9); //PB9（LED）设置为输出方向
while (1)
{
GPIO_InvertOutPin(PB, IO_PIN9); //PB9（LED）端口输出反转
SYS_DelaymS(500); //延时500ms
}
}程序下载成功后，先在端口反转这句话处打上一个断点，然后全速运行程序（快捷键F5）。随后程序会停在断点处，
此时先暂停观察下LED小灯的状态，发现红圈标注的小灯并没有被点亮。
运行结果1
接下来单步运行程序，观察执行完端口反转这段程序后的状态。这时我们发现小灯已经被点亮了。
继续单步运行，当再次执行端口反转这段程序后，端口输出就会反转，接下来小灯就会熄灭。最后取消程序中的所有断点，让程序全速运行起来，小灯便开始周期性的闪烁。
来源：敏矽MCU
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