GPIO特性
最大封装(64pin)具有55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
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. GPIO基本结构
表1. GPIO配置表
GPIO toggle
AT32F425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48MHz:
图2. I/O翻转速度
IO引脚的5V or 3.3V容忍
一、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。
PA9–PA12(TSSOP20封装的PA9/10引脚不具FT 5V电平容忍特性)
PC14/PC15(LEXT_IN/OUT)
PF0/PF1(HEXT_IN/OUT)
表2. TC引脚示例
二、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–PB2
PC0–PC5
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. FTa引脚示例
三、带20mA吸入能力5V容忍引脚(FTf)
部分I2C占用端口为带20mA吸入能力的5V容忍引脚,用以支持I2C的增强快速模式。
PB8–PB9
PB13–PB14
表4. FTf引脚示例
四、5V容忍引脚(FT)
其余的GPIO都为5V容忍引脚。
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TMR1_EXT/USART2_CTS/I2C2_SCL/USART4_TX..)
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6. 通过GPIOA_MUX寄存器配置端口A的复用功能
表7. 通过GPIOB_MUX寄存器配置端口B的复用功能
表8. 通过GPIOC_MUX寄存器配置端口B的复用功能
表9. 通过GPIOD_MUX寄存器配置端口D的复用功能
表10. 通过GPIOF_MUX寄存器配置端口F的复用功能
特殊I/O
一、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
二、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
三、电池供电域下的引脚
电池供电域下的引脚包括PC13、PC14以及PC15,电池供电域由VDD供电。
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)。
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keil5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,keil4/5)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:
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:
模拟模式
当需要使用ADC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:
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。
一、USART I/O复用模式配置
二、TMR I/O复用模式配置
三、I2C I/O复用模式配置
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