【第九讲】TMS320F28335开发板之GPIO模块_童年不懂事

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【第九讲】TMS320F28335开发板之GPIO模块

(2016-04-20 22:11:39)

标签：

杂谈

分类： DSP

这一讲同上一讲一样，先讲解硬件部分，再讲解软件实验部分。

GPIO模块：（通用输入/输出模块）

TMS320F28335对所有数字量IO进行分组，分为A、B、C三组。A组包括GPIO0至GPIO31，B组包括GPIO32至GPIO63，C组包括GPIO64至GPIO87.需要注意的是，虽然GPIO每个引脚多个功能复用，但在同一时刻只能使用其中一个功能。GPIO多路复用（MUX）寄存器来选择对复用引脚的操作。

由于以下涉及到很多的寄存器内部单元与GPIO引脚间的对应关系，文字可能比较抽象。具体安排可以看关于GPIO模块内部各个寄存器的讲解图（从75页开始）。sprufb0d(TMS320x2833x, 2823x System Control and Interrupts)

QQ截图20160112153032.png QQ截图20160112153045.png QQ截图20160112153056.png

GPIO MUX寄存器（多路复用寄存器）用来实现GPIO多功能复用引脚的功能模式选择，各个引脚可独立配置在GPIO模式或外设专用功能模式。比如GPIO0有I/O功能和PWM输出功能就可以通过配置MUX来选择其中的一个功能来使用。如果配置在GPIO模式，还需要通过GPIO的方向控制寄存器GPxDIR（x为A、B、C）设置GPIO模式作为输入还是作为输出。作为输入时，还可以限制输入信号的脉宽以消除不必要的噪声（通过GPxQSELn、GPACTRL和GPBCTRL寄存器）。

GPxMUXn（32位）：多路复用寄存器。（x=A、B、C ，n= 1、2）

http://s13/middle/0034sXQLzy73jDUNRG45c&690

每一个引脚由2位控制：

00：通用I/O

01：外设功能1

10：外设功能2

11：外设功能3

GPAMUX1：负责GPIO0~GPIO15的引脚功能选择。

GPAMUX2：负责GPIO16~GPIO31的引脚功能选择。

GPBMUX1：负责GPIO32~GPIO47的引脚功能选择。

GPBMUX2：负责GPIO48~GPIO63的引脚功能选择。

GPCMUX1：负责GPIO64~GPIO79的引脚功能选择。

GPCMUX2：负责GPIO80~GPIO87的引脚功能选择。

GPxDIR（32位）：方向控制寄存器（x为A、B、C）

每个引脚对应1位：

0：代表输入

1：代表输出

GPADIR：GPIO0~GPIO31

GPBDIR：GPIO32~GPIO63

GPCDIR：GPIO64~GPIO87

1.GPIO模式选择控制（带*目前只需了解即可）

引脚功能分配、输入信号限制和外部中断源（XINT1~XINT7、XNMI）都是由GPIO配置控制寄存器来控制的。

配置GPIO模式有以下几方面：

a.通过GPxMUXn配置引脚功能；

b.对于数字I/O口，通过配置GPxDIR来配置引脚的方向；

c.通过配置GPxCTRL、GPxQSELn来对输入引脚进行限制；

*d.通过配置GPxPUD相应位来使能或禁止内部上拉功能；

*e.通过配置GPIOLPMSEL寄存器来指定实现低功耗模式唤醒的I/O口；

*f.通过配置GPIOXINTxSEL（x=1~7）和GPIOXNMISEL来指定作为外部中断源的输入引脚。

2.GPIO数据控制（GPIO模式）

如果引脚配置成GPIO模式，有以下四种方式对GPIO引脚进行写操作：

a.对GPIO的数据寄存器GPxDAT进行写1（输出高电平）或写0（输出低电平）；

b.利用置位寄存器GPxSET写1（写0无效）来输出高电平；

c.利用清零寄存器GPxCLEAR写1（写0无效）来输出低电平；

d.利用翻转寄存器GPxTOGGLE寄存器写1（写0无效）来将IO输出电平反转（原来高电平反转为低电平，原来低电平反转为高电平）。

下面就以上出现的几种寄存器简要说明一下：

1）.数据寄存器GPxDAT（32位）：（x=A、B、C）

每个引脚对应1位：

GPADAT：GPIO0~GPIO31

GPBDAT：GPIO32~GPIO63

GPCDAT：GPIO64~GPIO87

每个I/O口都有，数据寄存器中的每一位对应于一个GPIO引脚。无论引脚被配置成何种功能（GPIO模式或外设功能），数据寄存器中的相应位都反映了引脚当前状态。向GPxDAT写控制字可以清零或者置位相应的输出锁存器，但不一定被驱动到（被输出到）引脚上，只有当当前引脚为通用I/O口才能驱动引脚；若为外设功能时，则输出锁存器将锁存。

2）.置位寄存器GPxSET（32位）：（x=A、B、C）

每个引脚对应1位：

GPASET：GPIO0~GPIO31

GPBSET：GPIO32~GPIO63

GPCSET：GPIO64~GPIO87

用来驱动特定的引脚为高电平，而不干扰其他引脚。当然能否驱动取决于输出锁存器和当前引脚的功能，只有当前引脚为通用I/O口是才能驱动。

3）.清零寄存器GPxCLEAR（32位）：（x=A、B、C）

每个引脚对应1位：

GPACLEAR：GPIO0~GPIO31

GPBCLEAR：GPIO32~GPIO63

GPCCLEAR：GPIO64~GPIO87

用来驱动特定的引脚为低电平，而不干扰其他引脚。当然能否驱动取决于输出锁存器和当前引脚的功能，只有当前引脚为通用I/O口是才能驱动。

4）.翻转寄存器GPxTOGGLE（32位）：（x=A、B、C）

每个引脚对应1位：

GPATOGGLE：GPIO0~GPIO31

GPBTOGGLE：GPIO32~GPIO63

GPCTOGGLE：GPIO64~GPIO87

这个同上，只是会驱动指定引脚电平反转。

3.输入限制（采样滤波）

通过配置GPAQSEL1、GPAQSEL2、GPBQSEL1和GPBQSEL2来为每一个GPIO引脚设置输入限制的类型。对于通用GPIO输入引脚，输入限制可以设置成仅与SYSCLKOUT信号同步，或者通过一个采样窗限制。对于配置成外设输入的引脚，输入限制除了可以为与SYSCLKOUT信号同步或者由一个采样窗限制之外，还可以是异步的。

a.无同步（输入异步）

该模式用于外设不需要输入同步，或者外设可以提供同步的情况下。如果引脚作为通用GPIO输入引脚，则异步选项是无效的，且输入限制默认为与SYSCLKOUT同步。

b.仅与SYSCLKOUT同步

这是所有引脚复位时的默认限制模式。因为输入信号是异步的，所以需要一个SYSCLKOUT的延迟，DSP的输入才会发生变化。输入信号将不再受其他输入限制。

c.用采样窗限制

该模式中，信号首先与系统时钟SYSCLKOUT同步，然后在输入允许变化之前使用特定个数的时钟周期来作为输入限制。该类型的限制中需要指定两个参数分别为采样周期（信号多久被采样一次）和要采样的点数。下面具体介绍：

i.采样周期。由GPxCTRL（x=A、B）中的QUALPRDn来确定，其同时对一组8个引脚输入的采样周期进行配置，所以这8个引脚的信号采样周期一定是相同的。例如，GPIO0~GPIO7的采样周期由GPACTRL[QUALPRD0]配置，GPIO8~GPIO15由GPACTRL[QUALPRD1]配置。

ii.采样点数。由限制选择寄存器（GPAQSEL1、GPAQSEL2、GPBQSEL1和GPBQSEL2）来配置，可以配置成3或6，默认是1,。当输入在3个或6个采样点内均相同时，输入才被DSP认可。采样窗的宽度即输入信号被采样的时间的宽度。

上面讲了有那么多，可能有些人不理解那些寄存器的含义，下面一一解释一下：

a.GPxCTRL（32位）：限制控制寄存器。（x=A、B） 决定采样周期

http://s13/middle/0034sXQLzy73jDUQ61Cbc&690

GPxCTRL寄存器单元内部被分成4组，分别是QUALPRD0~QUALPRD3（8位），每组8位，该8位对应8个GPIO引脚，有着各自相同的时钟周期。不同组之间时钟周期可以相同可以不同。

主要负责控制采样周期，GPACTRL负责GPIO0~GPIO31的采样周期，具体由QUALPRDn（n=0~3）来控制采样周期；GPBCTRL负责GPIO32~GPIO63的采样周期，具体由QUALPRDn（n=0~3）来控制采样周期。

采样周期=2*QUALPRDn（转化为十进制）*SYSCLKOUT（系统时钟）

b.GPxQSELn（32位）：限制选择寄存器。（x=A、B n=1、2） 决定采样点数

http://s1/middle/&690

http://s15/middle/0034sXQLzy73jDVBmZ8ee&690

http://s14/middle/0034sXQLzy73jDVCxqd9d&690

决定了输入引脚的输入限制类型。GPAQSEL1控制GPIO0~GPIO15的输入限制类型，GPAQSEL2控制GPIO16~GPIO31的输入限制类型，GPBQSEL1控制GPIO32~GPIO47的输入限制类型，GPBQSEL2控制GPIO48~GPIO63的输入限制类型。其中，每个GPxQSELn寄存器32位，每个GPIO引脚的输入限制字是2位：

00，代表仅与SYSCLKOUT同步；

01，代表采用3个采样点的采样窗限制；

10，代表采用6个采样点的采样窗限制；

11，代表异步，只适用于引脚被配置为外设功能，对于设置为通用GPIO的引脚来说，该项与00相同。

*c.GPxPUD（32位）：GPIO上拉禁止寄存器（x=A、B 、C）

QQ截图20160115125937.png

*************************************************************************************************************************

上面讲完硬件理论部分，下面开始实验软件部分。

实验部分只是带大家了解一下这部分编程所需要的各种寄存器，这次以项目Example_2833xGpioToggle为例进行讲解

1.Example_2833xGpioToggle.c 【GPIO输出电平翻转实验】

// TI File $Revision: /main/8 $
// Checkin $Date: April 21, 2008 15:42:43 $
//###########################################################################
//
// FILE: Example_2833xGpioToggle.c
//
// TITLE: DSP2833x Device GPIO toggle test program.
//
// ASSUMPTIONS:
//
// This program requires the DSP2833x header files.
//
// ALL OF THE I/O'S TOGGLE IN THIS PROGRAM. MAKE SURE
// THIS WILL NOT DAMAGE YOUR HARDWARE BEFORE RUNNING THIS
// EXAMPLE.
//
// Monitor desired pins on an oscilloscope.
//
// As supplied, this project is configured for "boot to SARAM"
// operation. The 2833x Boot Mode table is shown below.
// For information on configuring the boot mode of an eZdsp,
// please refer to the documentation included with the eZdsp,
//
// $Boot_Table:
//
// GPIO87 GPIO86 GPIO85 GPIO84
// XA15 XA14 XA13 XA12
// PU PU PU PU
// ==========================================
// 1 1 1 1 Jump to Flash
// 1 1 1 0 SCI-A boot
// 1 1 0 1 SPI-A boot
// 1 1 0 0 I2C-A boot
// 1 0 1 1 eCAN-A boot
// 1 0 1 0 McBSP-A boot
// 1 0 0 1 Jump to XINTF x16
// 1 0 0 0 Jump to XINTF x32
// 0 1 1 1 Jump to OTP
// 0 1 1 0 Parallel GPIO I/O boot
// 0 1 0 1 Parallel XINTF boot
// 0 1 0 0 Jump to SARAM <- "boot to SARAM"
// 0 0 1 1 Branch to check boot mode
// 0 0 1 0 Boot to flash, bypass ADC cal
// 0 0 0 1 Boot to SARAM, bypass ADC cal
// 0 0 0 0 Boot to SCI-A, bypass ADC cal
// Boot_Table_End$
//
// DESCRIPTION:
//
// Three different examples are included. Select the example
// (data, set/clear or toggle) to execute before compiling using
// the #define statements found at the top of the code.
//
//
// Toggle all of the GPIO PORT pins
//
// The pins can be observed using Oscilloscope.
//
//
//###########################################################################
// $TI Release: DSP2833x/DSP2823x Header Files V1.20 $
// $Release Date: August 1, 2008 $
//###########################################################################
#include "DSP28x_Project.h" // Device Headerfile and Examples Include File
// Select the example to compile in. Only one example should be set as 1
// the rest should be set as 0.
#define EXAMPLE1 1 // Use DATA registers to toggle I/O's 1.//这部分学过C语言的都清楚
#define EXAMPLE2 0 // Use SET/CLEAR registers to toggle I/O's //这部分是宏定义，那这三个
#define EXAMPLE3 0 // Use TOGGLE registers to toggle I/O's //变量的作用可以在下面找
// Prototype statements for functions found within this file.
void delay_loop(void); 10.//函数的声明
void Gpio_select(void);
void Gpio_example1(void);
void Gpio_example2(void);
void Gpio_example3(void);
void main(void)
{
// Step 1. Initialize System Control:
// PLL, WatchDog, enable Peripheral Clocks
// This example function is found in the DSP2833x_SysCtrl.c file.
InitSysCtrl();
// Step 2. Initalize GPIO:
// This example function is found in the DSP2833x_Gpio.c file and
// illustrates how to set the GPIO to it's default state.
// InitGpio(); // Skipped for this example
// For this example use the following configuration:
Gpio_select(); //对GPIO进行操作，具体可以看下面该函数的定义
// Step 3. Clear all interrupts and initialize PIE vector table:
// Disable CPU interrupts
DINT;
// Initialize PIE control registers to their default state.
// The default state is all PIE interrupts disabled and flags
// are cleared.
// This function is found in the DSP2833x_PieCtrl.c file.
InitPieCtrl();
// Disable CPU interrupts and clear all CPU interrupt flags:
IER = 0x0000;
IFR = 0x0000;
// Initialize the PIE vector table with pointers to the shell Interrupt
// Service Routines (ISR).
// This will populate the entire table, even if the interrupt
// is not used in this example. This is useful for debug purposes.
// The shell ISR routines are found in DSP2833x_DefaultIsr.c.
// This function is found in DSP2833x_PieVect.c.
InitPieVectTable();
// Step 4. Initialize all the Device Peripherals:
// This function is found in DSP2833x_InitPeripherals.c
// InitPeripherals(); // Not required for this example
// Step 5. User specific code:
#if EXAMPLE1 2.//这里开始对应上面的宏定义
//由于上面只有EXAMPLE1=1，所以只执行EXAMPL //E1对应的条件语句，从而条用函数Gpio_example1()
// This example uses DATA registers to toggle I/O's
Gpio_example1();
#endif // - EXAMPLE1
#if EXAMPLE2
// This example uses SET/CLEAR registers to toggle I/O's
Gpio_example2();
#endif
#if EXAMPLE3
// This example uses TOGGLE registers to toggle I/O's
Gpio_example3();
#endif
}
void delay_loop()
{
short i;
for (i = 0; i < 1000; i++) {}
}
void Gpio_example1(void) 3.//这里EXAMPLE1跳转过来的函数
{
// Example 1:
// Toggle I/Os using DATA registers
for(;;)
{
GpioDataRegs.GPADAT.all =0xAAAA; 4.//这里写入GPADAT，是对GPIO0~GPIO31作为通用I/O口时的引脚的状态。这里只写了低16位1010 1010 1010 1010，高16位为0000 0000 0000 0000
delay_loop();
GpioDataRegs.GPADAT.all =0x5555; //这里同上，将低16位写入0101 0101 0101 0101
delay_loop();
}
}
void Gpio_example2(void)
{
// Example 2:
// Toggle I/Os using SET/CLEAR registers
for(;;)
{
GpioDataRegs.GPASET.all =0xAAAA; 5.//这里是通过GPASET来驱动引脚GPIO0~GPIO31相应位为高电平
GpioDataRegs.GPACLEAR.all =0x5555; 6.//这里通过GPACLEAR来驱动引脚GPIO0~GPIO31相应位为低电平
delay_loop();
GpioDataRegs.GPACLEAR.all =0xAAAA;
GpioDataRegs.GPASET.all =0x5555;
delay_loop();
}
}
void Gpio_example3(void)
{
// Example 2:
// Toggle I/Os using TOGGLE registers
// Set pins to a known state
GpioDataRegs.GPASET.all =0xAAAA;
GpioDataRegs.GPACLEAR.all =0x5555;
// Use TOGGLE registers to flip the state of
// the pins.
// Any bit set to a 1 will flip state (toggle)
// Any bit set to a 0 will not toggle.
for(;;)
{
GpioDataRegs.GPATOGGLE.all =0xFFFF; 7.//通过利用GPATOGGLE 来驱动GPIO0~GPIO31使引脚低16位电平反转
delay_loop();
}
}
void Gpio_select(void)
{
EALLOW;
GpioCtrlRegs.GPAMUX1.all = 0x00000000; // All GPIO 8.//这部分是GPIO功能选择的配置，这里配置的全是作为通用GPIO口来使用
GpioCtrlRegs.GPAMUX2.all = 0x00000000; // All GPIO
GpioCtrlRegs.GPAMUX1.all = 0x00000000; // All GPIO
GpioCtrlRegs.GPADIR.all = 0x0FFF; // GPIO0~GPIO11 outputs 9.//这里配置通用I/O口的输入输出方向
EDIS;
}
//===========================================================================
// No more.
//===========================================================================

下面来实际操作一下，顺便再教大家一些观察变量的方法。

具体载入项目我就不多说了，这里我就直接演示以后需要做的

1.下面是我已经加载好的项目

2.我们前面已经看过主函数了，我们在函数里将所有GPIO全部作为通用I/O口来使用，同时将GPIO作为输出口，我们在GPxDAT里面定义了初值用来驱动GPIO，所以我们这里就要监测GPxDAT能否正确装入初值。

首先，按照以前实验所讲的，想要监测什么就将该变量加入到“Add Watch Expression”当中。我们这里监测的变量是“GpioDataRegs.GPADAT.all”

3.从上面能够看出，在还未运行之前，GpioDataRegs.GPACLEAR.all VALUE是一个随机数，为了更直观的观察，我们将VALUE的显示方式改成16进制。右键“VALUE”下面的值：

4.我们这里对GPxDAT进行了两次赋值，为了更好的观察变化，我们在两次赋值语句的地方加上断点（程序运行到断点时自动停下，再运行才能继续运行）。在该语句前双击就可以加上断点，再双击就取消断点。

http://s2/middle/0034sXQLzy73jDWuAyB01&690

5.下面开始运行，注意看“Watch”内的值

运行前：

第一次运行后：

http://s10/middle/0034sXQLzy73jDWVzRfa9&690

第二次运行后：

http://s8/middle/0034sXQLzy73jDWWEPd37&690

最后，在这里特别提醒一下，这也是我在写该教程时所遇到的，相信许多初学者都可能会遇到。虽然TMS320F28335开发板有着相同的特点，但是不同厂家生产的开发板内部GPIO等引脚的分布不一样（这一点需要看产品所附带的硬件原理图）。像我这里遇到的就是，我的GPIO12~GPIO15端口开发板上是作为四个独立按键，所以是作为通用输入的，默认输入高电平。而我原先用的程序里面（从上面也能看出来）：

下面这是原来的：

GpioCtrlRegs.GPADIR.all = 0xFFFF; // All outputs

修改后：

GpioCtrlRegs.GPADIR.all = 0x0FFF; // GPIO0~GPIO11 outputs

修改之前将GPIO12~GPIO15配置成输出，这个不太合理，因此我将GPIO12~GPIO15仍改成输入。（这就类似GPIO60、GPIO61、GPIO2~GPIO7作为LED1~8输出，而不能作为输入一样）因此

GpioDataRegs.GPADAT.all =0xAAAA;

GpioDataRegs.GPADAT.all =0x5555;

也改成：

GpioDataRegs.GPADAT.all =0x0AAA;

GpioDataRegs.GPADAT.all =0x0555;

由于加载的项目不一定完全符合自己的开发板，所以以后在学习中遇到问题，希望大家能够分析自己的开发板的硬件差异来解决问题。

好，这一讲结束~

来自为知笔记(Wiz)

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