嵌入式學(xué)習(xí)筆記之GPIO詳解

　　一、 什么是GPIO：

　　GPIO，英文全稱為General-Purpose IO ports，也就是通用IO口。在嵌入式系統(tǒng)中常常有數(shù)量眾多，但是結(jié)構(gòu)卻比較簡單的外部設(shè)備/電路，對(duì)這些設(shè)備/電路有的需要CPU為之提供控制手段，有的則需要被CPU用作輸入信號(hào)。而且，許多這樣的設(shè)備/電路只要求一位，即只要有開/關(guān)兩種狀態(tài)就夠了，比如燈亮與滅。對(duì)這些設(shè)備/電路的控制，使用傳統(tǒng)的串行口或并行口都不合適。所以在微控制器芯片上一般都會(huì)提供一個(gè)“通用可編程IO接口”，即GPIO。接口至少有兩個(gè)寄存器，即“通用IO控制寄存器”與“通用IO數(shù)據(jù)寄存器”。數(shù)據(jù)寄存器的各位都直接引到芯片外部，而對(duì)這種寄存器中每一位的作用，即每一位的信號(hào)流通方向，則可以通過控制寄存器中對(duì)應(yīng)位獨(dú)立的加以設(shè)置。這樣，有無GPIO接口也就成為微控制器區(qū)別于微處理器的一個(gè)特征。

　　二、 GPIO之LCD控制編程：

　　S3C2440有130個(gè)I/O端口，分為A-J共9組：GPA、GPB、、、、GPJ，可以通過設(shè)置寄存器來確定某個(gè)引腳用于輸入、輸出還是特殊功能。比如：可以設(shè)置GPH6作為輸入、輸出、或者用于串口。

　　1、通過寄存器來操作GPIO引腳

　　1）GPxCON寄存器它用于配置引腳的功能端口A與端口B-J在功能上有所不同，GPACON中每一位對(duì)應(yīng)一根引腳（共23根引腳）當(dāng)某位為0時(shí)，對(duì)應(yīng)引腳為輸出，此時(shí)在GPADAT中相應(yīng)位寫入0或1，讓此引腳輸出低電平或高電平;當(dāng)某位被設(shè)為1時(shí)，對(duì)應(yīng)引腳為地址線或用于地址控制，此時(shí)GPADAT保留不用。GPACON通常被設(shè)為全1，以便訪問外部存儲(chǔ)設(shè)備端口B-J在寄存器操作上完全相同，PxCon中每兩位控制一根引腳，00表示輸入，01表示輸出，10表示特殊功能，11保留不用。

　　2）GPxDAT寄存器它用于讀寫引腳，當(dāng)引腳被設(shè)為輸入時(shí)，讀此寄存器得到對(duì)應(yīng)引腳的電平狀態(tài)是高還是低;當(dāng)引腳被設(shè)為輸出時(shí)，寫此寄存器相應(yīng)位可令此引腳輸出高低電平。

　　3）GPxUP寄存器GPxUP，某位為1時(shí)，相應(yīng)引腳無內(nèi)部上拉電阻;為1時(shí)，相應(yīng)引腳使用內(nèi)部上拉電阻上拉電阻、下拉電阻的作用在于，當(dāng)GPIO引腳出于第三態(tài)（非高低電平，而是高阻態(tài)，即相當(dāng)于沒接芯片）時(shí)，它的電平狀態(tài)由上拉電阻和下拉電阻確定。

　　GPIO控制LCD編程實(shí)例：

　　［cpp］ view plain copy print？

　　#include

　　void delay（int times）

　　{

　　int i;

　　for（;times》0;times--）

　　for（i=0;i《400;i++）;

　　}

　　int main（void）

　　{

　　int i;

　　GPBCON =10000000000; /*配置GPB5為輸出 （參考圖1）*/

　　GPBUP =~100000; /*配置GPB5上拉電阻使能（參考圖2）*/

　　for（i=0;i《10000;i++）

　　{

　　/* LED1亮 */

　　GPBDAT = ~100000; /*GPB5低電平*/

　　delay（1000）;

　　/* LED1滅 */

　　GPBDAT = 100000; /*GPB5高電平*/

　　delay（1000）;

　　}

　　}

　　其實(shí)上面的例子存在一個(gè)非常重要的問題，就是在配置某引腳的時(shí)候把其他引腳的值也進(jìn)行了修改。在實(shí)際應(yīng)用中，有可能其他引腳正在執(zhí)行某操作，而我們這樣進(jìn)行配置的時(shí)候，修改掉其他引腳可能引發(fā)不可收拾的后果，那我們應(yīng)該如何操作呢？

　　三、 引腳配置的按位“與”和按位“或”操作：

　　先來看看上述代碼用按位“與”和按位“或”操作修改之后的效果再來講解：

　　［cpp］ view plain copy print？

　　#include

　　#define GPF5_out （1《《（5*2））

　　#define GPF5_msk （3《《（5*2））

　　void delay（int times）

　　{

　　int i;

　　for（;times》0;times--）

　　for（i=0;i《400;i++）;

　　}

　　int main（void）

　　{

　　int i;

　　GPBCON &=~（GPF5_msk）; /*GPB5數(shù)據(jù)清零*/

　　GPFCON |= GPF5_out; /*配置GPB5為輸出 （參考圖1）*/

　　for（i=0;i《10000;i++）

　　{

　　/* LED1亮 */

　　GPBDAT &= ~（1《《5）; /*GPB5低電平*/

　　delay（1000）;

　　/* LED1滅 */

　　GPBDAT |= （1《《5）; /*GPB5高電平*/

　　delay（1000）;

　　}

　　}

　　先來分析兩個(gè)宏定義：

　　#define GPF5_out （1《《（5*2））

　　#define GPF5_msk （3《《（5*2））

　　分別將GPF5_out定義為1左移10、變?yōu)椋?000，0000，000，GPF5_msk定義為3（即二進(jìn)制11）左移10、變?yōu)椋?100，0000，0000。

　　語句GPBCON &=~（GPF5_msk）： /*GPB5數(shù)據(jù)清零*/：GPF5_msk進(jìn)行非操作變成：0011，1111，1111，任何數(shù)與其進(jìn)行與操作，最高兩位（的出來的結(jié)果均為00xx，xxxx，xxxx，x為未知），這樣就可以達(dá)到對(duì)應(yīng)位清零效果。

　　語句GPFCON |= GPF5_out：任何數(shù)與GPF5_out（1000，0000，000）進(jìn)行或操作，最高位必為1，變成1xxx，xxxx，xxx。加上前面未顯示出來的0，就可以將該引腳的端口5配置為輸入引腳即01。

　　同理，將GPBDAT配置為低電平可以使其與1左移5的非（100000 -》01111）進(jìn)行與操作，就得到該端口的低電平，高電平也是一樣的道理。