自學(xué)Cortex-M3（1）：GPIO實(shí)驗(yàn)1
以前在學(xué)校時(shí)不知以后會(huì)干什么所以什么都學(xué)點(diǎn)，感覺(jué)什么有用就拿起學(xué)學(xué)，但是出來(lái)以后發(fā)現(xiàn)學(xué)沒(méi)有致以用，于是也開(kāi)始學(xué)者老前輩們抱怨當(dāng)前教育與社會(huì)嚴(yán)重脫鉤，但是學(xué)校也有冠冕堂皇的理由，我們教你的是思想，教你的是學(xué)習(xí)的方法。也許社會(huì)的現(xiàn)實(shí)就是這樣吧，一遇到事，公說(shuō)公有理，婆說(shuō)婆有理，我們又能奈何？幸虧我們還有網(wǎng)絡(luò)，幸虧我們還沒(méi)有完全被封口，所以我們還能發(fā)發(fā)牢騷，好了，時(shí)間不早了，牢騷發(fā)的差不多了，下面開(kāi)始寫(xiě)學(xué)習(xí)總結(jié)。
因?yàn)轫?xiàng)目所需，所以不得不開(kāi)始研究M3，我用的是NXP公司的LPC1768這個(gè)芯片，它是具有三級(jí)流水線的哈佛結(jié)構(gòu)，帶獨(dú)立的本地指令和數(shù)據(jù)總線以及用于外設(shè)的稍微低性能的第三條總線，還包含一個(gè)支持隨機(jī)跳轉(zhuǎn)的內(nèi)部預(yù)取指單元。關(guān)于LPC1768這個(gè)芯片的內(nèi)部資源這里就不羅列了，這些數(shù)據(jù)手冊(cè)上都寫(xiě)的很詳細(xì)，以后在學(xué)習(xí)總結(jié)中也會(huì)慢慢涉及。好了，今天只是初步測(cè)試一下它的GPIO功能，所謂的GPIO也就是通用輸入/輸出口（General Purpose Input Output），萬(wàn)丈高樓平地起，慢慢來(lái)吧。實(shí)驗(yàn)的原理圖很簡(jiǎn)單，就是幾個(gè)LED燈，關(guān)于燈的電流及電壓參數(shù)，這里不作詳細(xì)介紹，有興趣的可以到網(wǎng)上或供應(yīng)商那里要一份數(shù)據(jù)手冊(cè)看一下，做技術(shù)的不能懶，有些東西該看的還是要看的。
圖1 硬件原理圖
硬件原理圖很簡(jiǎn)單了，74LVC244是用來(lái)驅(qū)動(dòng)LED的，74LVC244內(nèi)部就是8個(gè)三態(tài)門(mén)，關(guān)于它的詳細(xì)電氣參數(shù)，請(qǐng)參閱它的數(shù)據(jù)手冊(cè)。關(guān)于程序也不是太難，有幾個(gè)地方要說(shuō)一下。即然是GPIO實(shí)驗(yàn)，當(dāng)然要關(guān)注GPIO的配置了，由于大部分引腳都具有一個(gè)以上功能，所以首先要配置引腳功能寄存器PINSEL，只有當(dāng)引腳配置為GPIO功能時(shí)，GPIO的方向位才有效，對(duì)于其它功能來(lái)說(shuō)，方向是自動(dòng)的。關(guān)于引腳功能寄存器PINSEL功能如下表所示：
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PINSEL0~PINSEL9的值 |
功能 |
復(fù)位后的值 |
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00 |
默認(rèn)功能，通常為GPIO口 |
00 |
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01 |
第一個(gè)可選功能 |
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10 |
第二個(gè)可選功能 |
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11 |
第三個(gè)可選功能 |
PINSEL寄存器每?jī)晌豢刂埔粋€(gè)引腳，由于各個(gè)引腳的功能不一樣，所以PINSEL0~PINSEL9的配置也相應(yīng)的有所不同，想詳細(xì)了解這10個(gè)寄存器的功能可以參看《user.manual.lpc17xx》，這個(gè)手冊(cè)可以到NXP的網(wǎng)站上去下載。由于這次實(shí)驗(yàn)只是用到GPIO功能，所以暫時(shí)不用管這個(gè)寄存器，用它的默認(rèn)值就可以了。
另一個(gè)寄存器是引腳模式選擇寄存器PINMODE，它控制所有端口的工作模式，包括是否配置上拉/下拉電阻和特定的開(kāi)漏操作模式等。引腳模式選擇寄存器PINMODE的功能如下表所示：
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PINMODE0~PINMODE9的值 |
功能 |
復(fù)位后的值 |
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00 |
引腳使能片內(nèi)上拉電阻 |
00 |
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01 |
中斷模式 |
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10 |
引腳沒(méi)有使能片內(nèi)上拉/下拉電阻 |
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11 |
引腳使能下拉電阻 |
當(dāng)引腳處于邏輯高電平時(shí)，中繼模式使能上拉電阻，當(dāng)引腳處于邏輯低電平時(shí)，使能下拉電阻，當(dāng)引腳配置為輸入且不是通過(guò)外部驅(qū)動(dòng)時(shí)，引腳將保持上一個(gè)已知狀態(tài)。PINMODE_0D寄存器控制寄存器的開(kāi)漏模式，引腳配置為輸出且值為0時(shí)，開(kāi)漏模式會(huì)正常地將引腳電平拉低。但是如果輸出引腳為1，則引腳輸出驅(qū)動(dòng)關(guān)閉，等同于改變了引腳的方向，實(shí)際上是模擬了一個(gè)開(kāi)漏輸出。
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PINMODE_0D0~PINMODE_0D4的值 |
功能 |
復(fù)位后的值 |
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00 |
引腳處于正常模式（非開(kāi)漏模式） |
00 |
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01 |
引腳處于開(kāi)漏模式 |
除了以上兩個(gè)寄存器要配置，與GPIO端口相關(guān)的寄存器還有快速端口值寄存器FIOPIN可以用來(lái)讀/寫(xiě)端口的值，端口輸出置位寄存器FIOSET，當(dāng)這個(gè)寄存器的相應(yīng)位置1時(shí)，相應(yīng)端口引腳輸出1，當(dāng)然也可以從這個(gè)寄存器讀取當(dāng)前引腳輸出的值，與它對(duì)應(yīng)的寄存器是FIOCLR，當(dāng)寄存器FIOCLR相應(yīng)位置1時(shí)，相應(yīng)引腳輸出0，但這個(gè)寄存器是只寫(xiě)寄存器，不能讀取數(shù)據(jù)。好了，關(guān)于這些寄存器先總結(jié)到這，詳細(xì)的配置還要看LPC1768的用戶手冊(cè)《user.manual.lpc17xx》，當(dāng)然也可以經(jīng)常去NXP網(wǎng)站逛逛看看其它的handbook或whitepaper 好了，下面給出實(shí)驗(yàn)程序，由于程序太多，只給出部分，剩下的源文件可以到工程文件夾中去找：
/*********************************************************************************
文件名稱：mian.c
功 能： 主要調(diào)度函數(shù)及應(yīng)用函數(shù)
編譯環(huán)境： MDKV4.12
時(shí) 鐘： 外部12Mhz
日 期： 11/08/16
作 者： 懶貓愛(ài)飛
備 注：NULL
---------------------------------------------------------------------------------
修改內(nèi)容：NULL
修改日期：XXXX年xx月xx日 xx時(shí)xx分
修改人員：xxx xxx xxx
**********************************************************************************/
#include"main.h"
volatile unsigned lONg SysTickCnt; /* 用于系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)數(shù)*/
/********************************************************************************
* 函數(shù)名稱：void SysTick_Handler （void）
* 函數(shù)功能： 系統(tǒng)節(jié)拍定時(shí)器中斷函數(shù)，每1ms計(jì)數(shù)一次
* 入口參數(shù)： 無(wú)
* 出口參數(shù)： 無(wú)
* 備 注：無(wú)
*******************************************************************************/
void SysTick_Handler （void）
{
SysTickCnt++;
}
/********************************************************************************
* 函數(shù)名稱：void Delay （unsigned long tick）
* 函數(shù)功能： 毫秒級(jí)延時(shí)函數(shù)
* 入口參數(shù)： unsigned long tick -- 延時(shí)時(shí)長(zhǎng)
* 出口參數(shù)： 無(wú)
* 備 注：無(wú)
*******************************************************************************/[!--empirenews.page--]
void DelayMs （unsigned long tick）
{
unsigned long systickcnt;
systickcnt = SysTickCnt;
while （（SysTickCnt - systickcnt） < tick）；
}
/********************************************************************************
* 函數(shù)名稱：void PortInit（void）
* 函數(shù)功能： 端口初始化
* 入口參數(shù)： 無(wú)
* 出口參數(shù)： 無(wú)
* 備 注：無(wú)
*******************************************************************************/
void PortInit（void）
{
GPIO1->FIODIR = 0xB0000000; /* LEDs on PORT1 defined as Output */
GPIO2->FIODIR = 0x0000007C; /* LEDs on PORT2 defined as Output */
Led1Off（）； /* 初始化時(shí)熄滅所有的燈*/
Led2Off（）；
Led3Off（）；
Led4Off（）；
Led5Off（）；
Led6Off（）；
Led7Off（）；
Led8Off（）；
}
/********************************************************************************
* 函數(shù)名稱：int main（void）
* 函數(shù)功能： 主函數(shù)
* 入口參數(shù)： 無(wú)
* 出口參數(shù)： 無(wú)
* 備 注：無(wú)
*******************************************************************************/
int main（void）
{
SystemInit（）； /* 系統(tǒng)初始化，函數(shù)在system_LPC17xx.c文件夾中定義*/
SysTick_Config（SystemFrequency/1000 - 1）； /* 配置時(shí)鐘中斷，每1ms中斷一次*/
/* 在core_cm3.h中定義*/
PortInit（）； /* 端口初始化*/
while（1）
{
Led1On（）； //LED1開(kāi)
Led4On（）； //LED4 開(kāi)
DelayMs（200）；
Led1Off（）； //LED1關(guān)
Led4Off（）； //LED4關(guān)
DelayMs（200）；
}
}
因?yàn)槌绦蚴亲罨A(chǔ)的實(shí)驗(yàn)，所以不是太難，程序中延時(shí)函數(shù)用的是系統(tǒng)節(jié)拍定時(shí)器，每1m中斷一次，系統(tǒng)節(jié)拍定時(shí)器的中斷配置函數(shù)是SysTick_Config（uint32_t ticks）它在core_cm3.h中有定義，有興趣的話可以看看。GPIO是一個(gè)結(jié)構(gòu)體指針，原型在LPC17XX.H這個(gè)頭文件中，其定義的原型如下所示：
typedef struct
{
__IO uint32_t FIODIR;
uint32_t RESERVED0[3];
__IO uint32_t FIOMASK;
__IO uint32_t FIOPIN;
__IO uint32_t FIOSET;
__O uint32_t FIOCLR;
} GPIO_TypeDef;
還有幾個(gè)宏定義，如下所示：
1）、#define GPIO1 （（ GPIO_TypeDef *） GPIO1_BASE）
上面這個(gè)宏是把GPIO1指向芯片GPIO1的基址上，
2）、#define GPIO1_BASE （GPIO_BASE + 0x00020）
3）、#define GPIO_BASE （0x2009C000UL）
這三個(gè)宏就把GPIO的基址定義了出來(lái)，關(guān)于LPV1768內(nèi)部地址的分配情況，可以參看它的數(shù)據(jù)手冊(cè)，也可參考一下《ARM Cortex-M3 權(quán)威指南》，這本書(shū)在網(wǎng)上有電子書(shū)，好像宋巖寧牛人早已把它翻譯成中文了，懶貓現(xiàn)在也正在參考這本書(shū)，另外一定要多去NXP網(wǎng)站看一下它的handbook，whitepaper等資料，還可多到論壇轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，有些壇子里深藏了好多老鳥(niǎo)，好多大蝦，好多大牛，有你學(xué)的，有你問(wèn)的，只要肯用心，一根網(wǎng)線，能解決很多問(wèn)題。
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