如何靈活使用飛思卡爾i.MX應用處理器的GPIO

時間：2014-09-09 21:05:51

關鍵字： GPIO 飛思卡爾應用處理器 I.MX

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[導讀] 從事i.MX應用處理器的應用設計客戶支持工作幾年以來，經(jīng)常會收到GPIO使用或者與其直接相關的問題。而且問題不僅僅來自于初次使用i.MX處理器的客戶，也有很多是來自從事產(chǎn)品開發(fā)多年的工程師。由于i.MX應用處理器具有

從事i.MX應用處理器的應用設計客戶支持工作幾年以來，經(jīng)常會收到GPIO使用或者與其直接相關的問題。而且問題不僅僅來自于初次使用i.MX處理器的客戶，也有很多是來自從事產(chǎn)品開發(fā)多年的工程師。由于i.MX應用處理器具有較高的復雜性，導致硬件設計和軟件開發(fā)是由不同的人/團隊來負責的，從而使一些軟件硬件銜接部分成了一個類似于三不管的灰色地帶。硬件設計者認為是軟件去使用所以不太關心，而軟件人員對硬件相關的知識基礎弱，比較難于深入理解怎樣使用。但其在設計中的重要性是不容忽視的，否則會導致很多潛在的問題。

通常GPIO會占到芯片超過一半的管腳數(shù)量，在此分享一些飛思卡爾i.MX應用處理器GPIO的功能點的使用經(jīng)驗，希望能幫助設計人員避免問題，優(yōu)化設計，讓設計成為一件快樂的事。

電平轉(zhuǎn)換速度(slew rate)

對于這個功能的詳細描述一直沒有出現(xiàn)在飛思卡爾官方發(fā)布的文檔中，經(jīng)應用團隊的努力下，在最新的IMX6DQRM Rev2版已經(jīng)加入。通過文檔大家可以了解到電平轉(zhuǎn)換速度依賴于三個寄存器(DSE,SRE和SPEED)的配置，電平轉(zhuǎn)換速率的輸出結果有四級。

顧名思義，這是一個可以調(diào)整高低電平切換上升和下降時間速度的設置項，在一般的應用中使用芯片默認的設置就可以了。在需要微調(diào)SI或EMI性能時可以嘗試修改配置。

由于這個功能并沒有設計成可以精確的控制轉(zhuǎn)換時間，只是以四種不同源驅(qū)動工作頻率的形式體現(xiàn)的(四種源驅(qū)動頻率分別為50MHz，100MHz，150MHz和200MHz)。由此可知我們只能以一種對比趨勢的定性方式使用它。下面使用飛思卡爾官方提供的IBIS模型結合Mentor Graphic公司的HyperLynx9.1仿真工具得到一組近似結果供大家參考。

仿真模型：GPIO單端輸出外加5pF負載

工作電壓：1.8V

需要注意的是對于一些高速的工作模式，例如SD口的HS104工作模式，IO的電平轉(zhuǎn)換速率是已經(jīng)被設定死的，不能調(diào)節(jié)了。

應用舉例：降低并行顯示接口所有IO的電平轉(zhuǎn)換速度對改善該接口帶來的EMI性能有一定的效果。

狀態(tài)保存器(Keeper)

飛思卡爾i.MX應用處理器的GPIO包含輸入和輸出兩組狀態(tài)保存器。

使能輸入狀態(tài)保存器可以在IO供電NVCC_xxx關掉之后，使輸入緩沖器的輸出自動維持在關電之前的邏輯狀態(tài)。其價值可以在低功耗的應用中得到體現(xiàn)。

使能輸出狀態(tài)保存器可以在內(nèi)核供電關掉之后，使IO的輸出自動維持在關電之前的邏輯狀態(tài)(需要注意的是輸出狀態(tài)保存器不能與上下拉同時工作)。其價值同樣可以體現(xiàn)在低功耗的應用中。

應用舉例：輸入狀態(tài)保存器可以允許IO的供電由外部輸入邏輯來控制，不必擔心狀態(tài)由于外部輸入邏輯關電丟失，當外部電路沒有狀態(tài)變化時可以關閉電源達到節(jié)電的目的。而輸出狀態(tài)保存器則可以允許內(nèi)核關電，不必擔心輸出邏輯丟失。

開漏(open-drain)

開漏(OD)是針對場效應管而言的，類似于三極管的集電極開路(OC)。I2C總線就是OD門電路的典型應用。

飛思卡爾i.MX應用處理器的大部分GPIO都支持開漏模式，這使得設計上可以很靈活的實現(xiàn)線與邏輯以及不同電壓域的輸出控制。