GPIO及其应用举例.doc

计算机基本知识第四章 GPIO多路复用器及其应用举例 4.1 F2812端口概述 DSP F2812提供了56个多功能引脚，这些引脚像单片机的P3端口一样，具有第二功能。一方面，这些引脚作为片内某些资源的输入或输出引脚，实现片内某些外设功能。另一方面，在片内外设功能不被使能情况下，该端口又可以作为一般的输入输出端口使用，实现普通I/O口输入或输出高低电平信号的功能。以GPIOF0_GPIOF4为例，当片内SPI外设被使能时，上述引脚作为SPI接口的数据通讯引脚使用，GPIOF2作为SPICLKA，为SPI通讯的时钟脉冲信号，用来输出或输入时钟信号，GPIOF0作为SPIMOSIA，用来作为SPI口的从机输入主机输出端口。在SPI外设功能不被使能时，该四个端口作为普通的输入输出I/O口使用。 F2812的GPIO多路复用器在将有关引脚用作数字I/O时，将端口分为五组，组成两个16位的数字I/O口GPIOA和GPIOB；组成一个15位的数字I/O口GPIOF。4位的数字I/O口GPIOD；一个3位的数字I/O口GPIOE。如下图所示。 图4.1 GPIO多路复用端口 4.2 GPIO控制寄存器 F2812的多功能端口作为GPIO端口使用时，可以通过使用GPIO的有关寄存器可以选择和控制这些共享引脚的操作，。例如：通过GPxMUX寄存器可以把这些引脚作为数字I/O或片内外设I/O口。如果选择某个引脚作为数字I/O口，则可以通过GPxDIR寄存器来设置引脚的方向；另外，可以通过GPxQUAL寄存器来改善输入信号，有效的消除输入信号的毛刺脉冲的干扰。 每个GPIO通过功能控制、方向、数据、设置、清除和反转触发寄存器来控制。 GPxMUX寄存器—— 每个I/O口都有一个功能选择寄存器，用来配置I/O工作在外设操作模式或数字量I/O模式。例如：存储器映像寄存器GPAMUX（0x70C0，容量16位），作为GPIOA组端口的功能选择寄存器。GPBMUX（0x70C4，容量16位）为GPIOB口功能选择寄存器。 复位期间所有GPIO配置成I/O功能。 GPxMUX.bit = 0，配置成I/O功能； GPxMUX.bit = 1，配置成外设功能； GPxDIR寄存器—— 每个I/O口都有方向控制寄存器，用来配 置I/O的方向。复位时，所有GPIO位输入。 GPxDIR.bit = 0，引脚配置为数字量输入； GPxDIR.bit = 1，引脚配置为数字量输出； GPxDAT寄存器—— 每个I/O口都有数据寄存器，如果I/O配置为输入，反映当前经过量化后I/O口的输入信号的状态。复位时，所有GPIO位输入。 GPxDAT.bit = 0，且引脚配置输出功能，将相应的引脚拉低； GPxDAT.bit =1，且引脚配置输出功能，将相应的引脚拉高； GPxQUAL寄存器 从GPxDAT寄存器读取的相应引脚状态，通过量化寄存器GPxQUAL量化输入信号，消除外部噪声。 GPxQUAL寄存器用来量化采样周期； 采样窗口是6个采样周期宽度，只有当所有采样的数据相同时，输出才会改变。 这个功能可以有效地消除输入信号的毛刺脉冲的干扰。 图4.2 GPxQUAL寄存器量化采样 4.3 GPIO应用举例——8×8LED点阵控制 应用DSP的GPIO端口控制输出数据，控制8×8点阵进行图形或字符显示。 4.3.1 硬件电路设计 电路如下图所示。74164为串行输入并行输出移位寄存器。设计中，选择两片74164分别控制点阵模块的行和列，控制数据从DSP端口输出。其中，GPIOF0输出数据与U1的74164的A端口相连，GPIOF1与B口连接，两个端口用来输出对点阵进行显示控制的数据，GPIOF2输出模拟时钟脉冲信号，与74164的CLK引脚相连，GPIOF3连接CLR清零端。DSP F2812的GPIOB0---GPIOB3与另外一片74164的A、B、CLR、CLK对应相连。如图所示。 图4.3 8×8点阵电路图 4.3.1.1 8×8点阵内部电路 点阵内部为排列的8×8个发光二极管，每一个二极管都在行线和列线的交点处，要同时受到行和列的控制才能点亮。二极管阵列的正向端分别由COL1-COL8端口控制，负向端通过端口ROW1-ROW8控制。在驱动某个点阵点点亮时，需要同时控制该发光二极管正端接高电平，负端接低电平即可。例如：要使得COL4和ROW4交点处二极管点亮，则需要在端口COL端输入数据08H），在ROW端输入08H）。 图4.4 8×8点阵内部电路 4.3.1.2 串行输入并行输出移位寄存器74164功能 如图所示为74164的引脚图，CLEAR为清零端,CLOCK为时钟脉冲输入端，A、B端口