ARM Cortex M3系列GPIO口介绍(工作方式探讨

yuyang911220

一、Cortex M3的GPIO口特性
    在介绍GPIO口功能前，有必要先说明一下M3的结构框图，这样能够更好理解总线结构和GPIO所处的位置。

Cortex M3结构框图

    从图中可以看出，GPIO口都是接在APB总线上的，而且M3具有两个AHB到APB桥，GPIO则直接接在AHB矩阵上，这样可以减少CPU和DMA控制器之间的竞争冲入，获得较高性能。APB总线桥配置为写缓冲区，使得CPU或DMA控制器可直接操作APB外设，而无需等待总线写操作完成。

M3数字I/O功能：
  高速GPIO口，其寄存器被移到外设AHB总线，可以字节，半字和字寻址。
位电平置位和清零寄存器允许单指令置位和清零一个端口的任意位。
所有GPIO口寄存器支持M3位带操作。
整个端口值可以用一条指令写入。
GPIO口寄存器可由GPDMA控制器进行访问，可以进行DMA数据操作，使之与DMA请求同步。
单个I/O口方向可以控制。
所有I/O口在复位后默认作为上拉输入。（Why？因为微控制器连接了很多设备，如果复位后作为输出，则由于控制器电平状态不定，可能会导致外围设备产生动作，从而产生不利影响，故复位后一半都作为输入状态。）
M3可产生中断的数字端口：
PORT0 和 PORT2 端口的每个引脚都可以提供中断功能；
每个端口上的中断可被编程为上升沿、下降沿或边沿产生中断；
边沿检测是异步的，因此可以在没有时钟的情况下（例如掉电模式）操作。使用这种特性，就无需电平触发中断；
可掉电唤醒；
寄存器为软件提供挂起的上升沿中断、挂起的下降沿中断和整个挂起的 GPIO中断；
GPIO0 和 GPIO2 中断与外部中断 3 事件共用相同的 NVIC 通道。
二、GPIO口的寄存器描述
Cortex M3引脚的寄存器描述：

PINMODEx表示引脚模式选择寄存器，在使用前要配置好。

引脚模式选择寄存器位

PINMODEx	功能	复位后的值
00	引脚使能上拉电阻	00
01	中继模式
10	引脚无片内上拉或下拉电阻
11	引脚使能下拉电阻

中继模式说明：当引脚处于逻辑高电平，中继模式能使能上拉电阻；当引脚处于逻辑低电平时，中继模式会使能下拉电阻，这样当引脚配置为输入且没有外部驱动时，能够保持上一个已知状态。
PINSELx：功能选择寄存器。用来设定PORT引脚的功能，当PINSELx各位为0时，才用作GPIO
端口。
FIOxDIR：GPIO口方向寄存器，单独控制每个端口管脚的方向，可作为字节（8位），半字（16位）和字长（32位）的数据进行访问。
FIOxMASK：屏蔽寄存器。任何写、读的操作只在该寄存器对应位为“0“时才有效。

FIOxPIN:管脚值寄存器。只要管脚不配置为ADC，其他所有方式都可以从该位读出端口当前的实际状态。注：如果读FIOPIN寄存器，那么不管物理引脚的状态如何，在 FIOMASK
寄存器中被“1”屏蔽的位将始终读出0。

FIOxSET：输出引脚的状态。写 1 使相应的端口引脚产生高电平。写 0 没有影响。读该寄存器返回端口输出寄存器的当前内容。只可以更改 FIOMASK 中为 0 的位，即非屏蔽位。

FIOxCLR：控制输出引脚的状态。写 1 使相应的端口引脚产生低电平。写 0 没有影响。只可以更改 FIOMASK 中为 0 的位，即非屏蔽位。