Порты ввода вывода GPIO

Общая информация

Каждая линия любого порта может быть независимо от остальных выводов сконфигурирована как вход или как выход и управляться через регистры состояния. Если линия порта работает как вход, то можно считать её состояние из регистра статуса. Если линия порта работает как выход, то можно перевести её значение в состояние логического 0 или 1 записью в выходной регистр.

Выводы, помимо функции программного управления, могут управляться периферийными блоками, а так же иметь аналоговый функционал (ЦАП/АЦП). Каждый вывод снабжен так же встроенными отключаемыми подтяжками к Vdd и Vss.

Структура порта

Типовая структура порта представлена на следующей функциональной схеме. Режим "открытый сток" не реализован.

Программное управление выводами

Введение

Каждый модуль ввода/вывода (GPIO) подключен к шине APB и управляет до 16 внешними выводами. Каждый из внешних выводов может управляться индивидуально.

Для работы с конфигурационными регистрами и операционными регистрами требуется подать соответствующие тактовые сигналы на эти блоки.

Регистры

Далее перечислены регистры модуля GPIO. Все регистры имеют разрядность соответствующую количествам выводов блока (16 или 8). Далее идет описание для 16-выводных портов, где верхние 16 бит регистров управления - зарезервированы, в случае 8-выводных портов - верхние 24 бита конфигурационных регистров зарезервированы.

Регистр GPIOx_SET_STATUS

Смещение: 0x00, Значение после подачи сброса: 0x0000;

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
Зарезервировано

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

SS15

SS14

SS13

SS12

SS11

SS10

SS9

SS8

SS7

SS6

SS5

SS4

SS3

SS2

SS1

SS0

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

Биты 31:16 Зарезервировано

Биты 15:0 SSy - Биты установки порта в 1цу (y=0...15)

При записи:

• 0: эффекта нет
• 1: соответствующий вывод y порта x будет переведен в состояние логической 1

При чтении - состояние вывода y порта x.

Регистр GPIOx_RESET

Смещение: 0x04, Значение после подачи сброса: 0x0000;

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
Зарезервировано

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

OR15

OR14

OR13

OR12

OR11

OR10

OR9

ORR8

OR7

OR6

OR5

OR4

OR3

OR2

OR1

OR0

w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

w

Биты 31:16 Зарезервировано

Биты 15:0 ORy - Биты установки порта в 0 (y=0...15)

При записи:

• 0: эффекта нет
• 1: соответствующий вывод y порта x будет переведен в состояние логического 0

Регистр GPIOx_SET_DIRECTION_OUT

Смещение: 0x08, Значение после подачи сброса: 0x0000FFFF;

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
Зарезервировано

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

DIR15

DIR14

DIR13

DIR12

DIR11

DIR10

DIR9

DIR8

DIR7

DIR6

DIR5

DIR4

DIR3

DIR2

DIR1

DIR0

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

Биты 31:16 Зарезервировано

Биты 15:0 DIRy - Биты установки порта в 0 (y=0...15)

При записи:

• 0: эффекта нет
• 1: соответствующий вывод y порта x будет переведен в состояние выхода

При чтении текущая конфигурация вывода y порта х

• 0: вывод в режиме выхода
• 1: вывод в режиме входа

Регистр GPIOx_SET_DIRECTION_IN

Смещение: 0x0C, Значение после подачи сброса: 0x0000FFFF;

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
Зарезервировано

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

DIR15

DIR14

DIR13

DIR12

DIR11

DIR10

DIR9

DIR8

DIR7

DIR6

DIR5

DIR4

DIR3

DIR2

DIR1

DIR0

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

Биты 31:16 Зарезервировано

Биты 15:0 DIRy - Биты установки порта в 0 (y=0...15)

При записи:

• 0: эффекта нет
• 1: соответствующий вывод y порта x будет переведен в состояние выхода

При чтении текущая конфигурация вывода y порта х

• 0: вывод в режиме выхода
• 1: вывод в режиме входа

Регистр GPIOx_OUTPUT

Смещение: 0x10, Значение после подачи сброса: 0x0000;

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
Зарезервировано

15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

OD15

OD14

OD13

OD12

OD11

OD10

OD9

OD8

OD7

OD6

OD5

OD4

OD3

OD2

OD1

OD0

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

rw

Биты 31:16 Зарезервировано

Биты 15:0 ODy - Биты установки порта в 0 (y=0...15)

При записи:

• 0: соответствующий вывод y порта x будет переведен в состояние 0
• 1: соответствующий вывод y порта x будет переведен в состояние 1

При чтении текущее состояние вывода y порта х

• 0: вывод в 0
• 1: вывод в 1

Дополнительный/альтернативный функционал выводов

Введение

Помимо основной функции программного управления входы-выходы GPIO мультиплексированы с входами-выходами встроенных периферийных модулей. Назначение и схема мультеплексирования представлена в таблице выводов. Для управления функциями используются регистры конфигурации.

Ячейка ввода-вывода позволяет регулировать нагрузочную способность вывода с помощью специального регистра

А так же можно подключать резисторы подтяжки к питанию/земле активируя соответствующую функцию в соответствующем специальном регистре

Регистры

Далее перечислены регистры модуля PAD. Все регистры имеют разрядность соответствующую удвоенному количеству выводов соответствующего порта (32 или 16).

Регистр PADx_CFG

Смещение: 0x00 + x*4, Значение после подачи сброса: 0x00000000;

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
CFG15		CFG14		CFG13		CFG12		CFG11		CFG10		CFG9		CFG8
rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw

15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
CFG7		CFG6		CFG5		CFG4		CFG3		CFG2		CFG1		CFG0
rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw

Биты 2y:2y+1 CFGy[0:1]: конфигурация вывода y, порта x:

• 00 – первая функция (последовательный интерфейс)
• 01 – вторая функция (порт о,щего назначения)
• 10  – третья функция (последовательный интерфейс или таймер)
• 11 – четвертая функция (аналоговый сигнал)

При записи меняет режим порта в выбранное состояние

При чтении - текущая конфигурация выводов порта

Регистр PADx_DS

Смещение: 0x0С + x*4, Значение после подачи сброса: 0x00000000;

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
DS15		DS14		DS13		DS12		DS11		DS10		DS9		DS8
rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw

15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
DS7		DS6		DS5		DS4		DS3		DS2		DS1		DS0
rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw

Биты 2y:2y+1 DSy[0:1]: конфигурация вывода y, порта x:

• 00  – 2мА
• 01  – 4мА
• 10  – 8мА
• 11  – 8мА

При записи меняет режим порта в выбранное состояние

При чтении - текущая конфигурация выводов порта

Регистр PADx_PUPD

Смещение: 0x18 + x*4, Значение после подачи сброса: 0x00000000;

31	30	29	28	27	26	25	24	23	22	21	20	19	18	17	16
PUPD15		PUPD14		PUPD13		PUPD12		PUPD11		PUPD10		PUPD9		PUPD8
rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw

15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
PUPD7		PUPD6		PUPD5		PUPD4		PUPD3		PUPD2		PUPD1		PUPD0
rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw	rw

Биты 2y:2y+1 PUPDy[0:1]: конфигурация вывода y, порта x:

• 00  – регистры подтяжки не подключаются
• 01  – подключен регистр подтяжки к питанию
• 10  – подключен регистр подтяжки к земле
• 11  – зарезервировано

При записи меняет режим порта в выбранное состояние

При чтении - текущая конфигурация выводов порта