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/**************************************************************************//** * @file main.c * @version V3.00 * $Revision: 3 $ * $Date: 15/09/02 10:03a $ * @brief Demonstrate how to set GPIO pin mode and use pin data input/output control. 演示如何設(shè)置GPIO引腳模式并使用引腳數(shù)據(jù)輸入/輸出控制。 * @note * Copyright (C) 2013~2015 Nuvoton Technology Corp. All rights reserved. * ******************************************************************************/ #include "stdio.h" #include "M451Series.h" #include "NuEdu-Basic01.h" #define PLL_CLOCK 72000000 void SYS_Init(void) { /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/ /* Init System Clock */ /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/ /* Enable HIRC clock (Internal RC 22.1184MHz) */ CLK_EnableXtalRC(CLK_PWRCTL_HIRCEN_Msk); /* Wait for HIRC clock ready */ CLK_WaitClockReady(CLK_STATUS_HIRCSTB_Msk); /* Select HCLK clock source as HIRC and and HCLK clock divider as 1 */ CLK_SetHCLK(CLK_CLKSEL0_HCLKSEL_HIRC, CLK_CLKDIV0_HCLK(1)); /* Enable HXT clock (external XTAL 12MHz) */ CLK_EnableXtalRC(CLK_PWRCTL_HXTEN_Msk); /* Wait for HXT clock ready */ CLK_WaitClockReady(CLK_STATUS_HXTSTB_Msk); /* Set core clock as PLL_CLOCK from PLL */ CLK_SetCoreClock(PLL_CLOCK); /* Enable UART module clock */ CLK_EnableModuleClock(UART0_MODULE); /* Select UART module clock source as HXT and UART module clock divider as 1 */ CLK_SetModuleClock(UART0_MODULE, CLK_CLKSEL1_UARTSEL_HXT, CLK_CLKDIV0_UART(1)); /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/ /* Init I/O Multi-function */ /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/ /* Set PD multi-function pins for UART0 RXD(PD.6) and TXD(PD.1) */ SYS->GPD_MFPL &= ~(SYS_GPD_MFPL_PD6MFP_Msk | SYS_GPD_MFPL_PD1MFP_Msk); SYS->GPD_MFPL |= (SYS_GPD_MFPL_PD6MFP_UART0_RXD | SYS_GPD_MFPL_PD1MFP_UART0_TXD); } void UART0_Init() { /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/ /* Init UART */ /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/ /* Reset UART module */ SYS_ResetModule(UART0_RST); /* Configure UART0 and set UART0 baud rate */ UART_Open(UART0, 115200); } /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/ /* Main Function */ /*---------------------------------------------------------------------------------------------------------*/ int32_t main(void) { int i, j; /* Unlock protected registers */ SYS_UnlockReg(); /* Init System, peripheral clock and multi-function I/O */ SYS_Init(); /* Lock protected registers */ SYS_LockReg(); /* Init UART0 for printf */ UART0_Init(); printf("\n\nCPU @ %dHz\n", SystemCoreClock); printf("LED test\n\r"); Initial_LED(); while(1) { for(i = 0; i < 9; i++) { Write_LED_Bar(i); for(j = 0; j < 600; j++) CLK_SysTickDelay(1000); } 有必要說說LED,正所謂每一個(gè)程序剛開始都要寫“HELLO WORLD”,而單片機(jī)或嵌入式都要點(diǎn)亮小燈，萬物從點(diǎn)燈開始，哈哈 它的結(jié)構(gòu)很簡單
LED，是一種能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化為可見光的固態(tài)的半導(dǎo)體器件，即發(fā)光二極管，它可以直接把電轉(zhuǎn)化為光。LED的心臟是一個(gè)半導(dǎo)體的晶片，晶片的一端附在一個(gè)支架上，一端是負(fù)極， 另一端連接電源的正極，使整個(gè)晶片被環(huán)氧樹脂封裝起來。半導(dǎo)體晶片由兩部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子。 這兩種半導(dǎo)體連接起來的時(shí)候，它們之間就形成一個(gè)P-N結(jié)。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個(gè)晶片的時(shí)候，電子就會(huì)被推向P區(qū)，在P區(qū)里電子跟空穴復(fù)合，然后就會(huì)以光子的形式發(fā)出能量， 這就是LED燈發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。 單個(gè)的LED燈珠只能在低電壓（約3V）、低電流（約幾毫安）下工作，發(fā)出的光線很微弱。需要將許多LED燈珠串聯(lián)或并聯(lián)起來； 同時(shí)單個(gè)LED燈珠是單向?qū)щ姷，為了充分利用交流電的正?fù)半周電流，這就需要一塊集成電路芯片，將交流220V電源轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷骸㈦娏髂芘cLED集合相匹配的直流電， 以滿足LED燈珠集合體的要求，使其能正常發(fā)光。 下圖是
MCU 外圍連接
電路圖您明白了么？再看軟件的相應(yīng)的庫文件
/* Peripheral and SRAM base address */ #define SRAM_BASE (0x20000000UL) /*!< (SRAM ) Base Address */ #define PERIPH_BASE (0x40000000UL) /*!< (Peripheral) Base Address */
#define AHBPERIPH_BASE PERIPH_BASE #define APBPERIPH_BASE (PERIPH_BASE + 0x00040000)
#define GCR_BASE (AHBPERIPH_BASE + 0x00000) #define CLK_BASE (AHBPERIPH_BASE + 0x00200) #define INT_BASE (AHBPERIPH_BASE + 0x00300) #define GPIO_BASE (AHBPERIPH_BASE + 0x04000) #define GPIOA_BASE (AHBPERIPH_BASE + 0x04000) #define GPIOB_BASE (AHBPERIPH_BASE + 0x04040) #define GPIOC_BASE (AHBPERIPH_BASE + 0x04080) #define GPIOD_BASE (AHBPERIPH_BASE + 0x040C0) #define GPIOE_BASE (AHBPERIPH_BASE + 0x04100) #define GPIOF_BASE (AHBPERIPH_BASE + 0x04140) #define GPIO_DBCTL_BASE (AHBPERIPH_BASE + 0x04440) #define GPIO_PIN_DATA_BASE (AHBPERIPH_BASE + 0x04800) #define PDMA_BASE (AHBPERIPH_BASE + 0x08000) #define USBH_BASE (AHBPERIPH_BASE + 0x09000) #define FMC_BASE (AHBPERIPH_BASE + 0x0C000) #define EBI_BASE (AHBPERIPH_BASE + 0x10000) #define CRC_BASE (AHBPERIPH_BASE + 0x31000)
#define SYS ((SYS_T *) GCR_BASE) #define SYSINT ((SYS_INT_T *) INT_BASE) #define CLK ((CLK_T *) CLK_BASE) #define PA ((GPIO_T *) GPIOA_BASE) #define PB ((GPIO_T *) GPIOB_BASE) #define PC ((GPIO_T *) GPIOC_BASE) #define PD ((GPIO_T *) GPIOD_BASE) #define PE ((GPIO_T *) GPIOE_BASE) #define PF ((GPIO_T *) GPIOF_BASE) #define GPIO ((GPIO_DBCTL_T *) GPIO_DBCTL_BASE) #define PDMA ((PDMA_T *) PDMA_BASE) #define USBH ((USBH_T *) USBH_BASE) #define FMC ((FMC_T *) FMC_BASE) #define EBI ((EBI_T *) EBI_BASE) #define CRC ((CRC_T *) CRC_BASE) #define GPIO_MODE_INPUT 0x0UL /*!< Input Mode */ #define GPIO_MODE_OUTPUT 0x1UL /*!< Output Mode */ #define GPIO_MODE_OPEN_DRAIN 0x2UL /*!< Open-Drain Mode */ #define GPIO_MODE_QUASI 0x3UL /*!< Quasi-bidirectional Mode */ /* One Bit Mask Definitions */ #define BIT0 0x00000001 #define BIT1 0x00000002 #define BIT2 0x00000004 #define BIT3 0x00000008 #define BIT4 0x00000010 #define BIT5 0x00000020 #define BIT6 0x00000040 #define BIT7 0x00000080 #define BIT8 0x00000100 #define BIT9 0x00000200 #define BIT10 0x00000400 #define BIT11 0x00000800 #define BIT12 0x00001000 #define BIT13 0x00002000 #define BIT14 0x00004000 #define BIT15 0x00008000 #define BIT16 0x00010000 #define BIT17 0x00020000 #define BIT18 0x00040000 #define BIT19 0x00080000 #define BIT20 0x00100000 #define BIT21 0x00200000 #define BIT22 0x00400000 #define BIT23 0x00800000 #define BIT24 0x01000000 #define BIT25 0x02000000 #define BIT26 0x04000000 #define BIT27 0x08000000 #define BIT28 0x10000000 #define BIT29 0x20000000 #define BIT30 0x40000000 #define BIT31 0x80000000 void GPIO_SetMode(GPIO_T *port, uint32_t u32PinMask, uint32_t u32Mode) { uint32_t i; for(i = 0; i < GPIO_PIN_MAX; i++) { if(u32PinMask & (1 << i)) { port->MODE = (port->MODE & ~(0x3 << (i << 1))) | (u32Mode << (i << 1)); } } } void Initial_LED(void) { GPIO_SetMode(PB, BIT2, GPIO_MODE_OUTPUT); //LED1 GPIO_SetMode(PB, BIT3, GPIO_MODE_OUTPUT); //LED2 GPIO_SetMode(PC, BIT3, GPIO_MODE_OUTPUT); //LED3 GPIO_SetMode(PC, BIT2, GPIO_MODE_OUTPUT); //LED4 GPIO_SetMode(PA, BIT9, GPIO_MODE_OUTPUT); //LED5 GPIO_SetMode(PB, BIT1, GPIO_MODE_OUTPUT); //LED6 GPIO_SetMode(PC, BIT7, GPIO_MODE_OUTPUT); //LED7 }
關(guān)于AHB與APB在我的內(nèi)核架構(gòu)一文中有描述，再此不加說明。
你把這幾部分放到一個(gè)程序中完全可以運(yùn)行
I/O管腳的I狀態(tài)可由軟件獨(dú)立地配置為輸入，推挽式的輸出，開漏或準(zhǔn)雙向模式。復(fù)位之后，所有管腳的模式取決于CIOIN (CONFIG0[10])的設(shè)置。
每個(gè)I/O管腳有一個(gè)阻值為110K~300K的弱上拉電阻接到VDD 上，VDD范圍從5.0 V 到2.5 V。
首先我們來看上拉電阻與下拉電阻：
兩者共同的作用是：避免電壓的“懸浮”，造成電路的不穩(wěn)定；
一、上拉電阻如圖所示
1、概念：將一個(gè)不確定的信號，通過一個(gè)電阻與電源VCC相連，固定在高電平；2、上拉是對器件注入電流；灌電流；3、當(dāng)一個(gè)接有上拉電阻的IO端口設(shè)置為輸入狀態(tài)時(shí)，它的常態(tài)為高電平；
二、下拉電阻如圖所示：
1、 概念：將一個(gè)不確定的信號，通過一個(gè)電阻與地GND相連，固定在低電平；
2、下拉是從器件輸出電流；拉電流；3、當(dāng)一個(gè)接有下拉電阻的IO端口設(shè)置為輸入狀態(tài)時(shí)，它的常態(tài)為低電平；
要理解推挽輸出，首先要理解好三極管（晶體管）的原理。下面這種三極管有三個(gè)端口，分別是基極（Base）、集電極（Collector）和發(fā)射極（Emitter）。
下圖是NPN型晶體管。
這種三極管是電流控制型元器件，注意關(guān)鍵詞電流控制。意思就是說，只要基極B有輸入（或輸出）電流就可以對這個(gè)晶體管進(jìn)行控制了。
下面請?jiān)试S我換一下概念，把基極B視為控制端，集電極C視為輸入端，發(fā)射極E視為輸出端。這里輸入輸出是指電流流動(dòng)的方向。
而PNP管正好相反，當(dāng)有電流從控制端流出時(shí)，就會(huì)有電流從輸入端流到輸出端。
上面的三極管是N型三極管，下面的三極管是P型三極管，請留意控制端、輸入端和輸出端。
當(dāng)Vin電壓為V+時(shí)，上面的N型三極管控制端有電流輸入，Q3導(dǎo)通，于是電流從上往下通過，提供電流給負(fù)載。
經(jīng)過上面的N型三極管提供電流給負(fù)載（Rload），這就叫「推」
當(dāng)Vin電壓為V-時(shí)，下面的三極管有電流流出，Q4導(dǎo)通，有電流從上往下流過。
經(jīng)過下面的P型三極管提供電流給負(fù)載（Rload），這就叫「挽」。
以上，這就是推挽（push-pull）電路。
那么什么是開漏呢？這個(gè)在我答案一開頭給出的「網(wǎng)上資料」里講得很詳細(xì)了，我這里也簡單寫一下。
要理解開漏，可以先理解開集。
如圖，開集的意思，就是集電極C一端什么都不接，直接作為輸出端口。
如果要用這種電路帶一個(gè)負(fù)載，比如一個(gè)LED，必須接一個(gè)上拉電阻，就像這樣。
當(dāng)Vin沒有電流，Q5斷開時(shí)，LED亮。 當(dāng)Vin流入電流，Q5導(dǎo)通時(shí)，LED滅。
開漏電路，就是把上圖中的三極管換成場效應(yīng)管（MOSFET）。
N型場效應(yīng)管各個(gè)端口的名稱：
場效應(yīng)管是電壓控制型元器件，只要對柵極施加電壓，DS就會(huì)導(dǎo)通。
結(jié)型場效應(yīng)管有一個(gè)特性就是它的輸入阻抗非常大，這意味著：沒有電流從控制電路流出，也沒有電流進(jìn)入控制電路。沒有電流流入或流出，就不會(huì)燒壞控制電路。而雙極型晶體管不同，是電流控制性元器件，如果使用開集電路，可能會(huì)燒壞控制電路。這大概就是我們總是聽到開漏電路而很少聽到開集電路的原因吧？因?yàn)殚_集電路被淘汰了。
1、開漏全部名字是，內(nèi)部mos管漏極開路（也可理解為晶體管集電極開路）。輸出引腳只有對地低阻抗以及高阻態(tài)兩種模式。
2、推挽內(nèi)部有上下兩個(gè)mos（或晶體管），輸出引腳有對VCC低阻抗以及對地低阻抗兩種模式。
下面付一個(gè)無腦版的，用開關(guān)代替晶體管或MOS管。等效電路。
1. 推挽輸出能夠輸出高或者低，而開漏輸出只能輸出低，或者關(guān)閉輸出，因此開漏輸出總是要配一個(gè)上拉電阻使用。2. 開漏輸出的上拉電阻不能太小，太小的話，當(dāng)開漏輸出的下管導(dǎo)通時(shí)，電源到地的電壓在電阻上會(huì)造成很大的功耗，因此這個(gè)電阻阻值通常在10k以上，這樣開漏輸出在從輸出低電平切換到高電平時(shí)，速度是很慢的。3. 推挽輸出任意時(shí)刻的輸出要么是高，要么是低，所以不能將多個(gè)輸出短接，而開漏輸出可以將多個(gè)輸出短接，共用一個(gè)上拉，此時(shí)這些開漏輸出的驅(qū)動(dòng)其實(shí)是與非的關(guān)系。4. 推挽輸出輸出高時(shí)，其電壓等于推挽電路的電源，通常為一個(gè)定值，而開漏輸出的高取決于上拉電阻接的電壓，不取決于前級電壓，所以經(jīng)常用來做電平轉(zhuǎn)換，用低電壓邏輯驅(qū)動(dòng)高電壓邏輯，比如3.3v帶5v。
在單片機(jī)學(xué)習(xí)、開發(fā)和應(yīng)用中，IO口的配置對功能的實(shí)現(xiàn)起著重要的作用，下面介紹常見的四種配置，而現(xiàn)在很多單片機(jī)都兼有這四種配置，可供選擇。
一.準(zhǔn)雙向口配置
如下圖，當(dāng)IO輸出為高電平時(shí)，其驅(qū)動(dòng)能力很弱，外部負(fù)載很容易將其拉至低電平。當(dāng)IO輸出為低電平時(shí)，其驅(qū)動(dòng)能力很強(qiáng)，可吸收相當(dāng)大的電流。
準(zhǔn)雙向口有三個(gè)上拉晶體管，一個(gè)“極弱上拉”，當(dāng)端鎖存器為邏輯“1”時(shí)打開，當(dāng)端口懸空時(shí)，“極弱上拉”將端口上拉至高電平。
第二個(gè)上拉晶體管為“弱上拉”，當(dāng)端口鎖存器為邏輯“1”且端口本身也為“1”時(shí)打開，此上拉提供的電流，使準(zhǔn)雙向口輸出為“1”。如果此時(shí)端口被外部裝置拉到邏輯“0”時(shí)，通過施密特觸發(fā)器，控制“弱上拉”關(guān)閉，而“極弱上拉”維持開狀態(tài)，為了把這個(gè)端口拉低，外部裝置必須有足夠的灌電流能力，使管腳上的電壓，降到門檻電以下。
第三個(gè)上拉晶體管為“強(qiáng)上拉”，當(dāng)端口鎖存器由“0”跳變到“1”時(shí)，這個(gè)上拉用來加快端口由邏輯“0”到邏輯“1”的轉(zhuǎn)換速度。
準(zhǔn)雙向口做為輸入時(shí)，通個(gè)一個(gè)施密特觸如器和一個(gè)非門，用以干擾和濾波。
準(zhǔn)雙向口用作輸入時(shí)，可對地接按鍵，如下圖1，當(dāng)然也可以去掉R1直接接按鍵，當(dāng)按鍵閉合時(shí)，端口被拉至低電平，當(dāng)按鍵松開時(shí)，端口被內(nèi)部“極弱上拉”晶體管拉至高電平。當(dāng)端口作為輸出時(shí)，不應(yīng)對地外接LED如圖形控制，這樣端口的驅(qū)動(dòng)能力很弱，LED只能發(fā)很微弱的光，如果要驅(qū)動(dòng)LED，要采用圖3的方法，這樣準(zhǔn)雙向口在輸出為低時(shí)，可吸收20mA的電流，故能驅(qū)動(dòng)LED。圖4的方法也可以，不過LED不發(fā)光時(shí)，端口要吸收收很大電流。
二.開漏輸出配置
這種配置，關(guān)閉所有上拉晶體管，只驅(qū)動(dòng)下拉晶體管，下拉與準(zhǔn)雙向口下拉配置相同，因此只能輸出低電平（吸收電流），和高阻狀態(tài)。不能輸出高電平（輸也電流）。如果要作為邏輯輸出，必須接上拉電阻到VCC。這種配置也可以通過上圖3和圖4來驅(qū)動(dòng)LED。
三.推挽輸出配置
這種配置的下拉與準(zhǔn)雙向口和開漏配置相同，具有較強(qiáng)的拉電流能力，不同的是，具有持續(xù)的強(qiáng)上拉。因此可以用上圖2的方法來驅(qū)動(dòng)LED。
四.僅為輸入配置（高阻配置）
這種配置不能輸出電流，也不能有收電流，只能作為輸入數(shù)據(jù)使用。
以上四種配置各有其特點(diǎn)，在使用中應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)靈活運(yùn)用。
準(zhǔn)雙向口的最大特點(diǎn)是既可以作為輸入，也可以作為輸出，不需要通過控制切換。
推挽輸出的特點(diǎn)是，無論輸也高電平還是低電平都有較大的驅(qū)動(dòng)能力，在輸也高電平時(shí)，也能直接點(diǎn)亮LED，這在準(zhǔn)雙向口中是不能辦到的。這種配置不宜作為輸入，因?yàn)檫@需要外部設(shè)備有很強(qiáng)的拉電流的能胃。
僅為輸入配置的特點(diǎn)是端口只能作為輸入使用，可以獲得很高的輸入阻抗，在有模擬比較器或ADC的端口中用得較多。
開漏輸出配置與準(zhǔn)又向口相似，但內(nèi)部沒有上拉電阻。有很好的電氣兼容性，外部接上拉電阻到3V電源，就能和3V邏輯器件連接。外部接上拉電阻到5V電源，就要以和5V器件連接。
需要說明的是以上四種配置均可以作為輸入，也就是都可以檢測端的邏輯狀態(tài)，但其特性不同，不是每種配置都可以直接接按鍵
就講到這里，其實(shí)這就是I/O口的輸入輸出模式，具體看程序就可以清楚明白了
GPIO_SetMode(PC, BIT7, GPIO_MODE_OUTPUT);//#define GPIO_MODE_OUTPUT 0x0UL /*!< Input Mode */
設(shè)置成為了輸出模式，之后我們在來看，這個(gè)函數(shù)的具體功能
while(1) { for(i = 0; i < 9; i++) { Write_LED_Bar(i); for(j = 0; j < 600; j++) CLK_SysTickDelay(1000); } }
#define _LED1 PB2#define _LED2 PB3#define _LED3 PC3#define _LED4 PC2#define _LED5 PA9#define _LED6 PB1#define _LED7 PC7
#define _LED_Bar_Count 7 void Write_LED_Bar(uint32_t Number) { uint32_t i; volatile uint32_t *ptrLED[_LED_Bar_Count] = {&_LED1, &_LED2, &_LED3, &_LED4, &_LED5, &_LED6, &_LED7}; for(i = 0; i < _LED_Bar_Count; i++) { if((Number > i) & 0x01) *ptrLED[i] = 0; //LED ON else *ptrLED[i] = 1; //LED OFF } }
如果我們假設(shè)Number為一的話，i為零時(shí)，1大于零,為真，為一，遇上0X01之后為真，則進(jìn)行負(fù)值為零（開燈）的操作，它是共陽級的操作。
試試我寫的這個(gè)
#define _LED1 PB2#define _LED2 PB3#define _LED3 PC3#define _LED4 PC2#define _LED5 PA9#define _LED6 PB1#define _LED7 PC7
volatile uint32_t *ptrLED[_LED_Bar_Count] = {&_LED1, &_LED2, &_LED3, &_LED4, &_LED5, &_LED6, &_LED7};
while(1) { for(i = 0; i < 7; i++) { *ptrLED[i]=0; for(j = 0; j < 600; j++) { CLK_SysTickDelay(1000); } *ptrLED[i]=1; for(j = 0; j < 600; j++) { CLK_SysTickDelay(1000); } if(i==8) { i=0; } } }
這里需要的庫文件有很多，另外LED很簡單，不需要用到很多的庫函數(shù)，下回我說說GPIO.H吧!
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