HK32MCU應(yīng)用筆記（十二）| HK32F103xC/D/E的GPIO的應(yīng)用及注意事項(xiàng)

HK32F103x/C/D/E是航順芯片推出的中大容量的103系列芯片,而作為32位MCU最常用功能就是GPIO。HK32F103x的每個(gè)GPI/O端口有兩個(gè)32位配置寄存器(GPIOx_CRL，GPIOx_CRH)，兩個(gè)32位數(shù)據(jù)寄存器(GPIOx_IDR 和 GPIOx_ODR)，一個(gè)32位置位/復(fù)位寄存器(GPIOx_BSRR)，一個(gè)16位復(fù)位寄存器(GPIOx_BRR)和一個(gè)32位鎖定寄存器(GPIOx_LCKR)。

每個(gè)I/O端口的特定硬件特征，GPIO端口的每個(gè)位可以由軟件分別配置成多種模式。

輸入浮空

輸入上拉

輸入下拉

模擬輸入

開漏輸出

推挽式輸出

推挽式復(fù)用功能

開漏復(fù)用功能

每個(gè)I/O端口位可以自由編程，然而必須按照32位字訪問I/O端口寄存器(不允許半字或字節(jié)訪問)。GPIOx_BSRR 和 GPIOx_BRR 寄存器允許對(duì)任何GPIO寄存器進(jìn)行讀/更改的獨(dú)立訪問；這樣，在讀和更改訪問之間產(chǎn)生IRQ時(shí)不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。每個(gè)GPIO管腳都可以由軟件配置成輸出(推拉或開路)、輸入(帶或不帶上拉或下拉)或其它的外設(shè)功能端口。多數(shù) GPIO 管腳都與數(shù)字或模擬的外設(shè)共用。所有的 GPIO 管腳都有大電流通過能力。在需要的情況下，I/O 管腳的外設(shè)功能可以通過一個(gè)特定的操作鎖定，以避免意外的寫入 I/O 寄存器。

下圖就是I/O 端口位的基本結(jié)構(gòu)：

5伏兼容 I/O 端口位的基本結(jié)構(gòu)

注意：VDD_FT 對(duì)5伏容忍I/O腳是特殊的，它與VDD不同

端口位配置表

輸出模式位

單獨(dú)的位設(shè)置或位清除

當(dāng)對(duì)GPIOx_ODR的個(gè)別位編程時(shí)，軟件不需要禁止中斷：在單次APB2寫操作里，可以只更改一個(gè)或多個(gè)位。這是通過對(duì)“置位/復(fù)位寄存器”(GPIOx_BSRR，復(fù)位是 GPIOx_BRR)中想要更改的位寫’1’來實(shí)現(xiàn)的。沒被選擇的位將不被更改。

復(fù)用功能(AF)

使用默認(rèn)復(fù)用功能前必須對(duì)端口位配置寄存器編程。

● 對(duì)于復(fù)用的輸入功能，端口必須配置成輸入模式(浮空、上拉或下拉)且輸入引腳必須由外部驅(qū)動(dòng)

注意：也可以通過軟件來模擬復(fù)用功能輸入引腳，這種模擬可以通過對(duì) GPIO 控制器編程來實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，端口應(yīng)當(dāng)被設(shè)置為復(fù)用功能輸出模式。顯然，這時(shí)相應(yīng)的引腳不再由外部驅(qū)動(dòng)，而是通過 GPIO 控制器由軟件來驅(qū)動(dòng)。

● 對(duì)于復(fù)用輸出功能，端口必須配置成復(fù)用功能輸出模式(推挽或開漏)。

● 對(duì)于雙向復(fù)用功能，端口位必須配置復(fù)用功能輸出模式(推挽或開漏)。這時(shí)，輸入驅(qū)動(dòng)器被配置成浮空輸入模式。

如果把端口配置成復(fù)用輸出功能，則引腳和輸出寄存器斷開，并和片上外設(shè)的輸出信號(hào)連接。如果軟件把一個(gè)GPIO腳配置成復(fù)用輸出功能，但是外設(shè)沒有被激活，它的輸出將不確定。

輸入配置

當(dāng) I/O 端口配置為輸入時(shí)：

● 輸出緩沖器被禁止

● 施密特觸發(fā)輸入被激活

● 根據(jù)輸入配置(上拉，下拉或浮動(dòng))的不同，弱上拉和下拉電阻被連接

● 出現(xiàn)在I/O腳上的數(shù)據(jù)在每個(gè)APB2時(shí)鐘被采樣到輸入數(shù)據(jù)寄存器

● 對(duì)輸入數(shù)據(jù)寄存器的讀訪問可得到I/O狀態(tài)

輸出配置

當(dāng) I/O 端口被配置為輸出時(shí)：

● 輸出緩沖器被激活

─ 開漏模式：輸出寄存器上的’0’激活 N-MOS，而輸出寄存器上的’1’將端口置于高阻狀態(tài)(P-MOS 從不被激活)。

─ 推挽模式：輸出寄存器上的’0’激活 N-MOS，而輸出寄存器上的’1’將激活 P-MOS。

● 施密特觸發(fā)輸入被激活

● 弱上拉和下拉電阻被禁止

● 出現(xiàn)在I/O腳上的數(shù)據(jù)在每個(gè)APB2時(shí)鐘被采樣到輸入數(shù)據(jù)寄存器

● 在開漏模式時(shí)，對(duì)輸入數(shù)據(jù)寄存器的讀訪問可得到I/O狀態(tài)

● 在推挽式模式時(shí)，對(duì)輸出數(shù)據(jù)寄存器的讀訪問得到最后一次寫的值。

復(fù)用功能配置

當(dāng) I/O 端口被配置為復(fù)用功能時(shí)：

● 在開漏或推挽式配置中，輸出緩沖器被打開

● 內(nèi)置外設(shè)的信號(hào)驅(qū)動(dòng)輸出緩沖器(復(fù)用功能輸出)

● 施密特觸發(fā)輸入被激活

● 弱上拉和下拉電阻被禁止

● 在每個(gè)APB2時(shí)鐘周期，出現(xiàn)在I/O腳上的數(shù)據(jù)被采樣到輸入數(shù)據(jù)寄存器

● 開漏模式時(shí)，讀輸入數(shù)據(jù)寄存器時(shí)可得到I/O口狀態(tài)

● 在推挽模式時(shí)，讀輸出數(shù)據(jù)寄存器時(shí)可得到最后一次寫的值

模擬輸入配置

當(dāng) I/O 端口被配置為模擬輸入配置時(shí)：

● 輸出緩沖器被禁止

● 禁止施密特觸發(fā)輸入，實(shí)現(xiàn)了每個(gè)模擬I/O引腳上的零消耗。施密特觸發(fā)輸出值被強(qiáng)置為’0’

● 弱上拉和下拉電阻被禁止

● 讀取輸入數(shù)據(jù)寄存器時(shí)數(shù)值為’0’

下面就HK32F103xC/D/E在操作上需要應(yīng)用開發(fā)者注意的。

用戶在使用HK32F103xC/D/E時(shí)，使用軟件循環(huán)產(chǎn)生定時(shí)，用GPIO翻轉(zhuǎn)模擬時(shí)序，發(fā)現(xiàn)跟友商不一致。這是我們?cè)O(shè)計(jì)跟友商不一樣。

解決方法如下：

不開 Cache，HK32F103xCxDxE 效率低一點(diǎn)。

打開 Cache，HK32F103xCxDxE 效率明顯提高。

以上有關(guān)寄存器的介紹可以參考我們HK的HK32F103xC/D/E的應(yīng)用手冊(cè)。

來源：航順芯片

審核編輯：湯梓紅