2.1 实验内容
通过本实验主要学习以下内容:
- GPIO结构及原理;
- GPIO输出功能实现;
- LED驱动原理。
2.2 实验原理
2.2.1 GPIO外设原理
GD32F303系列MCU最多可支持 112 个通用I/O 引脚(GPIO),分别为 PA0 ~ PA15, PB0 ~ PB15, PC0 ~ PC15,PD0 ~ PD15, PE0 ~ PE15, PF0 ~ PF15 和 PG0 ~ PG15,各片上设备用其来实现逻辑输入/输出功能。每个 GPIO 端口有相关的控制和配置寄存器以满足特定应用的需求。
GPIO 端口和其他的备用功能(AFs)共用引脚,在特定的封装下获得最大的灵活性。 GPIO引脚通过配置相关的寄存器可以用作备用功能输入/输出。每个 GPIO 引脚可以由软件配置为输出(推挽或开漏)、输入、外设备用功能或者模拟模式。每个 GPIO 引脚都可以配置为上拉、下拉或浮空。除模拟模式外,所有的 GPIO 引脚都具备大电流驱动能力。
GD32F303系列的GPIO端口结构如下图所示,由该图可知,GPIO结构可大致分为三个部分:1、输出控制,可配置为推挽输出以及备用功能输出,在推挽输出情况下,输出驱动由输出控制寄存器进行控制,在备用功能输出情况下,输出驱动由外设备用功能驱动,具体输出会通过对电源以及对地的mos管进行实现;2、输入控制,输入可配置内部上拉或者下拉,内部上下拉电阻均为40K左右,然后通过内部施密特触发器输入到内部,之后可以外设通过备用功能输入或者通过输入状态寄存器读取,施密特触发器的实现功能为输入电压由低到高变化时,低于VIL为低,高于VIH为高,在VIL和VIH之间为低,输入电压由高到低变化时,高于VIH为高,低于VIH为低,在VIL和VIH之间为高,因而为了可靠读取输入电平状态,输入电压高电平需要高于VIH,低电平需要低于VIL才可靠,一般VIL为0.3 VDD,VIH为0.7 VDD;3、ESD保护,在标准IO接口上,ESD保护为对电源和对地的两个反向二极管,因而若引脚电压高于VDD电压,可能存在漏电现象(通过反向二极管漏电到VDD),故使用标准IO接口需注意引脚输入电压不可高于VDD电压,另外有一类IO接口为5VT引脚,该引脚可耐5V电压输入,不存在引脚漏电现象,如果设计中存在引脚先于电源上电的情况,该引脚需要使用5VT引脚,避免引脚漏电,如下图所示,5VT引脚可通过数据手册查看确认。
另外,需注意GD32F303系列MCU的复用功能需要按组重映射,如下图所示,以I2C0引脚重映射配置为例,当IIC0_REMAP配置为0时,IIC0的引脚为PB6和PB7,当IIC0_REMAP配置为1时,IIC0的引脚为PB8和PB9,PB6和PB9不可一同使用,其他外设的重映射可以参考官方用户手册。在配置重映射时,需要先打开AF时钟,然后再进行重映射配置。 |
烧录口也具有重映射功能,如下图所示,比如PB3默认作为JTAG功能使用,如果读者希望作为GPIO使用,则需要配置禁用JTAG使能SWD。
|
2.2.2 LED驱动原理
LED是一种半导体发光元件,可以将电能转换为光能,可通过外部电路进行驱动,有单色的也有多色的,可通过电压或电流来进行驱动,驱动亮度可调。LED驱动比较简单,后续会在硬件设计中介绍本例程所用LED驱动的原理。
2.3 硬件设计
本节主要介绍GPIO驱动LED电路。该电路如下图所示,该电路中具有两个LED,共阳极连接3.3V,另外一端通过1k欧姆限流电阻连接至GPIO,当GPIO输出低电平时,LED电亮,反之熄灭。
2.4 代码解析
2.4.1 延迟函数
实现延迟初始化函数如下所示,历程中的延迟使用systick定时器进行实现。首先进行systick配置(driver_init()),之后配置微秒延迟计数。
C |
systick配置函数如下所示,通过该函数开启sysitck。
C |
微秒及毫秒配置函数如下所示,微秒通过systick定时查询实现,毫秒通过微秒实现。
C |
2.4.2 LED配置函数
LED相关配置函数实现在bsp_led.c文件中,首先将LED进行注册,注册语句如下,注册之后即可通过别名的方式对相关LED进行相关配置。
C |
LED初始化函数如下,可以通过别名数组的方式对LED GPIO进行成组初始化。
C |
LED初始化之后即可对相关LED进行输出相关操作,开发板历程中提供了输出高、低以及翻转的配置函数,可供使用者方便调用。
C |
2.4.3 主函数
本例程主函数如下所示,首先进行延迟初始化,之后进行LED初始化,然后先翻转LED1,之后延迟200ms后延迟LED0和LED1,从而实现LED0和LED1的交替闪烁。
C |
2.5 实验结果
将本例程编译通过后,烧录到红枫派开发板中,运行后可观察到LED0和LED1每秒钟交叉闪烁,实现流水灯的功能。
若读者希望使用其他IO驱动LED,只需修改注册函数中对应的LED引脚即可,使用非常方便。 |
由聚沃科技原创,来源于:【红枫派开发板】第二讲 GPIO-流水灯实验 - 苏州聚沃电子科技有限公司 (gd32bbs.com)
GD32MCU技术交流群:859440462
标签:count,LED,引脚,void,红枫,GD32F303,使用手册,gpio,GPIO From: https://blog.csdn.net/weixin_45254847/article/details/139288147