雅特力AT32F423 GPIO使用指南

描述

 

GPIO特性

AT32F423支持多达86个双向I/O引脚,这些引脚分为6组,分别为PA0-PA15、PB0-PB15、PC0-PC15、PD0-PD15、PE0-PE15、PF0-PF2 PF6 PF8-PF1 0、每个引脚都可以实现与外部的通讯、控制以及数据采集的功能。

  • 每个引脚都可以软件配置成浮空输入、上拉/下拉输入、模拟输入/输出、通用推挽/开漏输出、复用推挽/开漏输出。
  • 每个引脚都可以映射到16个外部中断
  • 几乎所有I/O口可容忍5V
  • 所有I/O口均为快速I/O,寄存器存取速度最高fAHB
  • 每个引脚都有独立的弱上拉/下拉功能。
  • 每个引脚都可以软件配置输出驱动能力。
  • 每个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
  • GPIO设置/清除寄存器(GPIOx_SCR)和GPIO位清除寄存器(GPIOx_CLR)为GPIO输出数据寄存器(GPIOx_ODT)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。
每个引脚可以由软件配置成四种输入模式(输入浮空、输入上拉、输入下拉、模拟输入)和四种输出模式(开漏输出、推挽式输出、推挽式复用、开漏复用)。每个I/O端口对应的寄存器允许半字或字节访问,每个I/O端口位可以自由编程。图1. GPIO基本结构GPIO注意:PC13所对应的GPIO功能以及相关的RTC功能初始上电时不能直接使用,如要使用请参考ES0010_AT32F423_Errata_Sheet GPIO章节表1. GPIO配置表GPIO

GPIO toggle

AT32F423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75MHz:图2. I/O翻转速度GPIO
 

IO引脚的5V or 3.3V容忍

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。

  • PA11/PA12
  • PC14/PC15(LEXT_IN/OUT)
  • PF0/PF1(HEXT_IN/OUT)

表2. TC引脚示例GPIO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 PB10-PB15
  • PC0–PC5
  • PE7
  • 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GPIO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。

  • PD12–PD13

表4. FTf引脚示例GPIO5V容忍引脚(FT)其余的GPIO都为5V容忍引脚。表5. FT引脚示例GPIO

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GPIOGPIO

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表7. 通过GPIOB_MUX寄存器配置端口B的复用功能GPIOGPIO

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表8. 通过GPIOC_MUX寄存器配置端口B的复用功能GPIOGPIO

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表9. 通过GPIOD_MUX寄存器配置端口D的复用功能GPIOGPIO

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表10. 通过GPIOE_MUX寄存器配置端口E的复用功能GPIOGPIO

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表11. 通过GPIOF_MUX寄存器配置端口F的复用功能GPIOGPIO

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特殊I/O

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

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

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:GPIO

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:GPIO

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:GPIO

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MUX15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。USART I/O复用模式配置GPIOTMR I/O复用模式配置GPIOI2C I/O复用模式配置GPIO

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