GPIO及其应用

GPIO及其应用

文章目录 GPIO及其应用1.GPIO概括2.GPIO工作基本结构3.GPIO寄存器3.1寄存器总览3.2寄存器功能3.3BIT简写的代表 4.GPIO的电气特性4.1拉电流与灌电流4.2驱动大功率负载4.3电平逻辑兼容性 5.LED闪烁(实操)6.LED交替闪烁（实操）7.开关控制LED灯（实操）7.1单个开关/单个LED7.2双开关控制LED（控制开关）

1.GPIO概括

GPIO(General Purpose I/O)通用输入输出端口。

应用

GPIO基本都是用于芯片与片外器件或设别的交互。

特性

GPIO是MCU与外界交互的重要途径，它具有如下的特性:

可以独立控制每个GPIO口的方向(输入/输出模式);可以独立设置每个GPIO的输出状态(高/低电平);所有GPIO口在复位后都有个默认方向(或输入或输出) 2.GPIO工作基本结构

3.GPIO寄存器 3.1寄存器总览 序号端口寄存器说明中文释义1PxDIRDirection Register方向寄存器2PxINInput Register输入寄存器3PxOUTOutput Register输出寄存器4PxRENPullup/Pulldown Resistor Enable上拉/下拉电阻使能寄存器5PxSELFunction Select Register功能选择寄存器6PxDSOutPut Drive Strgenth Resisgters输出驱动强度寄存器7PxIEInterrupt Enable Register中断使能寄存器8PxIESInterrupt Edge Select Register中断触发沿选择寄存器9PxIFGInterrupt Flag Register中断标志寄存器 3.2寄存器功能

PxDIR‌：通过置位/清零寄存器位控制引脚输入（0）或输出（1）模式‌，复位后默认全为输入模式‌

P3DIR |= 0x20; // 设置 P3.5 为输出模式,即将P3端口的第五位设置为输出模式（位解释：0010000）

‌PxIN‌：仅读取引脚当前电平状态（输入模式有效），输出模式下读取值与 PxOUT 寄存器一致‌

P3IN |= 0x20; // 将 P3.5 置为输入高电平，即将P3端口的第五位设置为输入高电平（位解释：0010000）

‌PxOUT‌：写入值直接控制输出引脚电平（输出模式有效），支持高/低电平设置‌

P3OUT |= 0x20; // 将 P3.5 置为输出高电平，即将P3端口的第五位设置为输出高电平（位解释：0010000）

‌PxREN‌：使能内部上拉/下拉电阻（需配合 PxOUT 设置选择上拉或下拉）‌

P1REN |= BIT3;// 使能 P1.3 引脚的上拉/下拉电阻功能 P1OUT |= BIT3; // 将 P1.3 引脚配置为上拉模式 P1OUT &= ~BIT3; // 将 P1.3 引脚配置为下拉模式

‌PxSEL‌：选择引脚为普通 GPIO（0）或外设功能（如 UART、ADC 等）

设置为0，为I/O模式；设置为1，为外设模式

P1SEL &= ~BIT0;//将P1.0设置为普通的IO引脚

PxDS：设置输出驱动的强度

0为高驱动，1为低驱动

P1DS |= BIT2;//将P1.2设置为高驱动强度

PxIE： 使能指定引脚的中断功能‌（1为允许中断；0为禁止中断）

P1IE |= BIT4;//将P1.4设置为允许中断

PxIES： 选择中断触发沿（0=上升沿，1=下降沿）‌

P1IES |= BIT5;//将P1.5设置为下降沿触发中断

PxIFG ：记录未处理的中断标志，需软件清零‌

0：没有中断请求；1：有中断请求

过程：将有中断请求设置为没有中断请求

P1IFG &= ~BIT1;//将P1.1引脚清0，表明没有中断 3.3BIT简写的代表 BIT位十进制值二进制表示BIT010000 0001BIT120000 0010BIT240000 0100BIT380000 1000BIT4160001 0000BIT5320010 0000BIT6640100 0000BIT71281000 0000 4.GPIO的电气特性 4.1拉电流与灌电流 输出高电平时，称为拉电流输出低电平时，称为低电流 4.2驱动大功率负载

通常使用脉宽调制（PWM）来实现：

当负载功率较小时，负载直接与单片机引脚相连便能使负载正常工作，例如驱动一个普通LED当驱动功率较大的负载(例如电机)时，需要*提高单片机的驱动能力。当负载功率大且要求较高时，驱动电路一般采用IC芯片。 4.3电平逻辑兼容性

TTL和CMOS的区别：

电平的上限和下限定义不一样电流驱动能力不一样需要的电流输入大小也不一样TTL电路是电流控制器件，而CMOS电路是电压控制器件TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。CMOS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。 5.LED闪烁(实操) #include "driverlib.h" #include "msp430f5529.h" void main (void) { WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD; P1DIR |= 0x01; while (1) { unsigned int i,j; P1OUT |= 0x01;//开启输出 for (i=50000; i>0;i--) { ; } P1OUT &= ~0x01;//关闭输出 for (j=50000; j>0;j--) { ; } } }

更优解：使用异或来改变输出的情况

#include "driverlib.h" #include "msp430f5529.h" void main (void) { WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD; P1DIR |= 0x01; while (1) { unsigned int i,j; P1OUT ^= 0x00;//使用按位异或，来改变状态 for (i=50000; i>0;i--) { for (j=50000; j>0;j--) { ; } } } } 6.LED交替闪烁（实操）

实现P1.0和P4.7交替闪烁

#include "msp430f5529.h" #include <MSP430.h> void main (void) { WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD; P1DIR |= BIT0;//开启P1.0 P4DIR |= BIT7;//开启P4.7 P1OUT &= ~BIT0;//P1.0灭 P4OUT |= BIT7;//P4.7亮 while (1) { unsigned int j,i; P1OUT ^= BIT0;//不断切换P1.0的亮灭 P4OUT ^= BIT7;//不断切换P4.7的亮灭 for (j=50000; j>0;j--) { for (i=50000; i>0;i--) { ; } } } } 7.开关控制LED灯（实操） 7.1单个开关/单个LED 初始化，LED、上拉下拉，内部设置根据引脚的输入判断开关是否按下去抖动（非必要） #include "msp430.h" #include "msp430f5529.h" void main(){ WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD;//shunt up watchdog P1DIR |= BIT0;//设置P1.0为输出模式 P1REN |= BIT1;//开启上拉下拉使能 P1OUT |= BIT1;//设置P1.1为内部上拉 while (1) { if ((P1IN &BIT1) ==0) //检查是否按下 { P1OUT |= BIT0;//按键按下，灯亮 }else { P1OUT &= ~BIT0;//按键未按下，灯灭 } } }

去抖动:

两次检测是否按下，如果短时间内都是0，那么就是按下

if ((P1IN &BIT1) ==0) { delay_ms(20) if ((P1IN &BIT1) ==0) //检查是否按下 { P1OUT |= BIT0;//按键按下，灯亮 }else { P1OUT &= ~BIT0;//按键未按下，灯灭 } } 7.2双开关控制LED（控制开关）

P1.1控制开

P2.1控制关

#include "driverlib.h" #include "msp430f5xx_6xxgeneric.h" void main (void) { WDTCTL = WDTPW | WDTHOLD; P1DIR |= BIT0;//设置P1.0为输出模式 P1REN |= BIT1;//P1.1上拉下拉使能 P1OUT |= BIT1;//P1.1上拉输出 P2REN |= BIT1;//P2.1上拉下拉使能 P2OUT |= BIT1;//P2.1上拉输出 P1OUT |= BIT0;//P1.0亮 while(1) { if ((P1IN & BIT1) ==0) {//如果P1.1被按下 P1OUT |= BIT0; }else if ((P2IN & BIT1)==0) {//如果P2.2被按下 P1OUT &= ~BIT0; }else{ ; } } }