雅特力AT32F435/437xx GPIO使用指南

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cathy 发布于:周三, 02/22/2023 - 09:43 ,关键词:

GPIO特性

  • 最大封装(144pin)具有116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;

  • 绝大部分I/O口可容忍5V输入信号;

  • 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来开启写保护,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;

  • 端口位设置/清除寄存器(GPIOx_SCR)和端口位清除寄存器(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。

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图1. I/O端口位的基本结构

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表1. I/O端口位配置表

GPIO toggle

AT32F435/437提供的I/O口均为快速I/O,寄存器存取速度最高为fAHB,所以可以看到在主频为240MHz时,GPIO翻转频率能够轻松达到120MHz:

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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)

所有振荡器和USB_OTG用到的引脚都是标准3.3V容忍引脚。

  • PC14/PC15(LEXT_IN/OUT)

  • PH0/PH1(HEXT_IN/OUT)

  • PA11/PA12(OTGFS1_D-/D+)

  • PB14/PB15(OTGFS2_D-/D+)

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表2. TC引脚示例

带模拟功能5V容忍引脚(FTa)

ADC占用端口为带模拟功能5V容忍引脚。

  • PA0–PA7,PB0–PB1,PC0–PC5,PF3–PF10

  • 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

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表3. FTa引脚示例

带20mA吸入能力5V容忍引脚(FTf)

部分I2C可提供带20mA吸入能力的5V容忍引脚。

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表4. FT引脚示例

5V容忍引脚(FT)

其余的GPIO都为5V容忍引脚。

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表5. 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TMR2_CH1/TMR2_EXT/TMR5_CH1/TMR8_EXT/I2C2_SCL/USART2_CTS)

  • 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。

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表6. 通过GPIOA_AFR寄存器配置端口A的复用功能

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表7. 通过GPIOB_AFR寄存器配置端口B的复用功能

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表8. 通过GPIOF_AFR寄存器配置端口C的复用功能

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表9. 通过GPIOF_AFR寄存器配置端口D的复用功能

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表10. 通过GPIOF_AFR寄存器配置端口E的复用功能

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表11. 通过GPIOF_AFR寄存器配置端口F的复用功能

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表12. 通过GPIOF_AFR寄存器配置端口G的复用功能

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表13. 通过GPIOF_AFR寄存器配置端口H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AF模式

  • PA13:JTMS/SWDIO,AF上拉

  • PA14:JTCK/SWCLK,AF下拉

  • PA15:JTDI,AF上拉

  • PB3:JTDO/SWO,AF浮空

  • PB4:JNTRST,AF上拉

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,HEXT_IN/LEXT_IN为振荡器时钟输入引脚,HEXT_OUT/LEXT_OUT可做GPIO使用

电池供电域引脚

  • 电池供电域引脚包括PC13、PC14以及PC15。电池供电域由VDD或VBAT引脚供电,当VDD主 电源被切断时,电池供电域自动切换至VBAT引脚供电,以保障ERTC正常工作。

  • 当电池供电域由VDD供电时,PC13可以作为通用I/O口、TAMPER引脚、ERTC校准时钟、ERTC闹钟或秒输出,PC14和PC15可以用于GPIO或LEXT引脚。(PC13至PC15作为I/O口的速度必须限制在2MHz以下,最大负载为30pF,而且这些I/O口绝对不能当作电流源)。

  • 当电池供电域由VBAT供电时,PC13可以作为TAMPER引脚、ERTC闹钟或秒输出,PC14和PC15只能用于LEXT引脚。

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:

  • GPIO寄存器复位

  • 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

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:

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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:

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模拟模式

当需要使用ADC或COMP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:

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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(IOMUX)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(MUX_0)

    —通过配置MUX0到MUX15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,例如配置PA0作为                  TMR2_EXT输入

      gpio_pin_mux_config(GPIOA,GPIO_PINS_SOURCE0,GPIO_MUX_1);

      —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/下拉和驱动能力

          gpio_pull、gpio_out_type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。
USART I/O复用模式配置

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TMR I/O复用模式配置

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I2C I/O复用模式配置

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案例 LED翻转

功能简介

通过系统时钟延时来对LED进行翻转。

资源准备

1) 硬件环境:

对应产品型号的AT-START BOARD

2) 软件环境:

project\at_start_f437\examples\gpio\led_toggle

软件设计

1) 配置流程

  • 配置系统时钟;

  • 初始化延时函数和LED;

  • 翻转LED。

2) 代码介绍

  • main函数代码描述

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  • LED翻转代码描述

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实验效果

  • 上电运行会看到LED2、LED3和LED4以间隔200ms时间交替的进行翻转。

案例 SWJTAG接口复用

功能简介

对SWJTAG接口的I/O进行复用。

资源准备

3) 硬件环境:

对应产品型号的AT-START BOARD

4) 软件环境:

project\at_start_f437\examples\gpio\swjtag_mux

软件设计

3) 配置流程

  • 配置系统时钟;

  • 初始化延时函数;


  • 配置SWJTAG接口的复用和USART2初始化。

4) 代码介绍

  • main函数代码描述

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  • SWJ配置代码描述

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实验效果


将PA13接示波器,PA14接入串口打印工具;

程序运行过程中PA13每隔500ms会翻转一次,表示jtms/swdio引脚已被用为GPIO使用;

PA14接入串口打印工具后,每隔500ms会看到USART2_TX打印主循环执行次数。

来源:AT32 MCU 雅特力科技
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