【奇葩瑞萨-004】RX系列单片机的GPIO初始化

RX系列单片机的GPIO初始化

以RX66T单片机和RX130单片机为例。

与IO口相关的寄存器

端口的配置,就是写入端口配置相关寄存器的过程。

就瑞萨RX系列单片机而言,包括PORT寄存器和MPC寄存器。

端口(PORT)寄存器

  1. PDR:GPIO方向寄存器,读/写型
    1:输出
    0:输入(默认值)
    PORTm.PDR.BITn对应Pmn。

有些端口只内建了输入逻辑门电路,即便将其PDR位设置为1,也是无效的。

不存在的端口只可配置PDR(目的:省电),至于①哪些端口不存在、②PDR该配置成0还是1,就要参考目标单片机的数据手册"Initialization of the Port Direction Register (PDR)"章节。

  1. PODR:GPIO输出电平寄存器,读/写型

    1:输出H

    0:输出L(默认值)

    PORTm.PODR.BITn对应Pmn。

    有些端口只内建了输入逻辑门电路,即便将其PODR位设置为1,也不能输出。

  2. PIDR:端口输入电平寄存器,只读型

    1:输入了H

    0:输入了L

    PORTm.PIDR.BITn对应Pmn。

    不论Pmn的PDR位和PMR位如何设置,只要其MPC寄存器没有被配置为模拟模式(0x80),Pmn的瞬时输入电平就总能通过PIDR读出。

  3. PMR:端口模式寄存器,读/写型

    1:外设模式

    0:GPIO模式(默认值)

    PORTm.PMR.BITn对应Pmn。

  4. ODRy(y = 0, 1):端口开漏寄存器,读/写型

    1:CMOS输出

    0:NMOS开漏输出(默认值)

    PORTm.ODR0/1.BITx与Pmn的对应关系是

PORTm.ODR0 BIT6 BIT4 BIT2 BIT0
Pmn Pm3 Pm2 Pm1 Pm0
PORTm.ODR1 BIT6 BIT4 BIT2 BIT0
Pmn Pm7 Pm6 Pm5 Pm4
  1. PCR:端口输入上拉寄存器,读/写型

    1:有内部上拉

    0:无内部上拉(默认值)

    PORTm.PCR.BITn对应Pmn。

    如果端口设置为外部总线端口(WAIT端口除外)、通用输出口,外设输出口,那么PCR的设置是无效的。

    不存在端口不可配置PCR位,必须保留默认值0。

  2. 暂时不表:DSCR,DSCR2:端口驱动能力寄存器

端口功能控制(MPC)寄存器

  1. PWPR:MPC写保护寄存器,读/写型

    BIT7:PFSWE写保护位 0:可写入 1:不可写入

    BIT6:FPS写保护位 0:可写入 1:不可写入

    其它:保留位,必须保留默认值0。

  2. FPS:端口功能寄存器,读/写型

    BIT7:ASEL,模拟功能选择位

    BIT6:ISEL,EXTI功能选择位

    BIT5~0:PSEL,外设功能选择位

    MPC.PmnFPS对应Pmn。

    不同Pmn的上述BIT支持情况不同,应参考目标单片机的数据手册"Multi-Function Pin Controller (MPC)--Register Descriptions"章节。不支持的BIT位不可设定,必须保留默认值0。

  3. 暂时不表:PFCSE

  4. 暂时不表:PFCSS0

  5. 暂时不表:PFAOE0、PFAOE1

  6. 暂时不表:PFBCR0、PFBCR1、PFBCR2、PFBCR4

MPC.PmnFPS的设置过程

  1. 复位PMR位
  2. 设定外设端口的输入/输出方向
  3. 关闭FPS写保护
  4. 整体写入PmnFPS
  5. 打开FPS写保护
  6. 根据需要,置位PMR位

MPC寄存器设置注意事项

  1. 设置PmnFPS前,必须确保Pmn的PMR为0;否则,会有不可预料的信号在Pmn输入或输出。
  2. PmnFPS的设定值必须参照芯片手册。如果写入值超出手册的范围,则不能保证写入操作的正确性。
  3. 不能把同一个外设功能分配给多个引脚。比如一个UART只能有1个TX通道,不能有多个TX通道。
  4. 凡是模拟模式端口,要先设置为普通输入(先令PORTm.PMR.BITn=0,后令PORTm.PDR.BITn=0),再令PmnFPS的ASEL位为1(MPC.PmnFPS=0x80),以避免精度下降。
  5. PMR、PDR、PmnFPS的组合是有限的,如下:
状态 PMR PDR FPS.ASEL FPS.ISEL FPS.PSEL 注意
复位后 0 0 0 0 000000b 复位后端口是普通输入口
普通输入 0 0 0 0/1 x
普通输出 0 1 0 0 x
外设功能 1 x 0 0/1 外设功能
中断输入 1 0 0 1 x
不可屏蔽中断 x x x x x
模拟模式 0 0 1 x x
触摸 1 0 0 0 11001b 可当作一种外设功能
EXTAL/XTAL 0 0 x x x

注:x表示不需要设定,推荐保留0。

端口Pmn的初始化

参考意法半导体STM8S单片机的标准库函数来设计,端口初始化函数提供3个参数

分别是目标端口编号,端口模式,端口MPC设置

c 复制代码
void GPIO_Init(gpio_pin_t pin, gpio_mode_t mode, uint8_t mpc_config);
//pin: 想要设定的端口序号Pmn
//mode: 要设定的端口模式
//mpc_config:要设定的PmnFPS

注意:PmnFPS需要在MPC解锁时才可写入

不同端口模式下,PORT、MCP寄存器的配置顺序

  1. 设置为复位后的状态
寄存器 PMR PODR PDR PCR PmnPFS PMR
设定值 0 0 0 0 0x00 -
  1. 设置为浮空输入&无中断
寄存器 PMR PODR PDR PCR PmnPFS PMR
设定值 0 0 0 0 0x00 -
  1. 设置为上拉输入&无中断
寄存器 PMR PODR PDR PCR PmnPFS PMR
设定值 0 0 0 1 0x00 -
  1. 设置为普通输出H
寄存器 PMR PODR PDR PCR PmnPFS PMR
设定值 0 1 1 0 0x00 -
  1. 设置为普通输出L
寄存器 PMR PODR PDR PCR PmnPFS PMR
设定值 0 0 1 0 0x00 -
  1. 设置为外设功能
寄存器 PMR PODR PDR PCR PmnPFS PMR
设定值 0 0 0 0 查表 1
  1. 设置为模拟模式
寄存器 PMR PODR PDR PCR PmnPFS PMR
设定值 0 0 0 0 0x80 -

※1:"-"表示跳过

※2:应按照表格中从左到右的顺序设置寄存器

感想:与STM32 GPIO配置的对比

  1. 比照STM32,RX的PMR设置,相当于32上设置AFIO。
  2. RX比STM32的端口设置多了MPC,即"IO挂靠在哪个外设上"的设置。
  3. 在RX上,当某端口作为UART-TX功能时,在发送空闲时,似乎要设置它为普通输出H,才能保证空闲时TX线路维持高电平(很离谱?)
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