DSP之一：GPIO概述（F28335）
文章目录
- 一、GPIO知识点
- 二、代码
- 三、代码结构体解析
- 1、结构体变量：GpioCtrlRegs
- 2、第一级成员：GPCMUX1
- 3、第二级成员：bit
- 4、最后一级成员：GPIO64
- 5、GPCMUX1与GPCMUX2区别
初学DSP（F28335芯片），玩了玩GPIO点了个灯，赶紧对GPIO相关知识进行一个梳理记录。（因为初学，肯定有很多地方理解的有偏差，如若各位大哥大姐们发现错误之处，还请不吝赐教，欢迎喷我，本人坚信会被喷才会有成长哈，感谢感谢！）
一、GPIO知识点
1、F28335芯片GPIO一共有88个GPIO口：GPIO0 - GPIO87。
2、分为ABC三组：
| 组名 | GPIO范围 | 写法 |
|---|---|---|
| A组 | GPIO0 - GPIO31 | GPA |
| B组 | GPIO32 - GPIO63 | GPB |
| C组 | GPIO64 - GPIO87 | GPC |
3、寄存器：（x为组名，可取值A、B、C）
| 寄存器名 | 功能 | 含义 |
|---|---|---|
| GPxMUXn | 复用功能寄存器 | 决定GPIO口是否复用。每2bit表示一个GPIO，故可取值00/01/10/11，即：0/1/2/3。 0：关闭复用功能，当做普通IO口使用 1/2/3：打开复用功能，对应具体复用功能，请查看数据手册 注意：n可以取值1 or 2 原因：mux为32位寄存器，每2bit表示一个GPIO，故一个mux寄存器只能表示16个GPIO口。而每组GPIO有32个GPIO，故要全部表示需要2个MUX寄存器，即：MUX1和MUX2 MUX1：每组GPIO的前半部分，如：GPIO0 ~GPIO15 MUX2：每组GPIO的后半部分，如：GPIO16~GPIO31 |
| GPxDIR | IO方向寄存器 | 配置IO方向： 0：输入 1：输出 |
| GPxDAT | 独立读写IO口寄存器 | 当IO方向为输入时为只读寄存器; 当IO方向为输出时，可以通过GPxSET设置该寄存器值 |
| GPxSET | 置1寄存器 | 写1有效，写0无效 |
| GPxCLEAR | 清0寄存器 | 写1有效，写0无效 |
| GPxTOOGLE | 翻转寄存器 | 写1有效，写0无效 |
| GPAPUD | 是否上拉寄存器 | 0：上拉 1：不上拉 |
二、代码
要点亮led灯，需要关注以下几个方面：
- 1、电路图找到led所在GPIO，看是否需要上拉
- 2、所对应GPIO口需要关闭复用功能，作为普通IO口使用
- 3、配置GPIO口为输出口
- 4、将该GPIO配置为低电平或高电平
代码如下（详细代码结构体解析见下章）
/* 设置GPIO口为输出口，并输出低电平 */
GpioCtrlRegs.GPCPUD.bit.GPIO64 = 0; /* 上拉 */
GpioCtrlRegs.GPCMUX1.bit.GPIO64 = 0; /* GPIO64属于C组前半部分GPIO，故为GPCMUX1 */
GpioCtrlRegs.GPCDIR.bit.GPIO64 = 1; /* 1：表示方向为输出 */
GpioDataRegs.GPCCLEAR.bit.GPIO64 = 1; /* 清零该bit */
三、代码结构体解析
关于上述代码赋值解析，也可以从手册中查看寄存器详细描述，也可以从代码中窥探一二。
如下，以上述代码第二行赋值语句【GpioCtrlRegs.GPCMUX1.bit.GPIO64 = 0;】为例进行解析，为什么GPIO64赋值就要这么表示？
将该结构体变量层层剥开：
变量名为：GpioCtrlRegs
第一级成员为：GPCMUX1
第二级成员为：bit
最后一级成员为：GPIO64
1、结构体变量：GpioCtrlRegs
示例语句：GpioCtrlRegs.GPCMUX1.bit.GPIO64 = 0;
在代码中可以找到变量GpioCtrlRegs的定义与结构体类型定义如下:
volatile struct GPIO_CTRL_REGS GpioCtrlRegs;
struct GPIO_CTRL_REGS {
union GPACTRL_REG GPACTRL; // GPIO A Control Register (GPIO0 to 31)
union GPA1_REG GPAQSEL1; // GPIO A Qualifier Select 1 Register (GPIO0 to 15)
union GPA2_REG GPAQSEL2; // GPIO A Qualifier Select 2 Register (GPIO16 to 31)
union GPA1_REG GPAMUX1; // GPIO A Mux 1 Register (GPIO0 to 15)
union GPA2_REG GPAMUX2; // GPIO A Mux 2 Register (GPIO16 to 31)
union GPADAT_REG GPADIR; // GPIO A Direction Register (GPIO0 to 31)
union GPADAT_REG GPAPUD; // GPIO A Pull Up Disable Register (GPIO0 to 31)
Uint32 rsvd1;
union GPBCTRL_REG GPBCTRL; // GPIO B Control Register (GPIO32 to 63)
union GPB1_REG GPBQSEL1; // GPIO B Qualifier Select 1 Register (GPIO32 to 47)
union GPB2_REG GPBQSEL2; // GPIO B Qualifier Select 2 Register (GPIO48 to 63)
union GPB1_REG GPBMUX1; // GPIO B Mux 1 Register (GPIO32 to 47)
union GPB2_REG GPBMUX2; // GPIO B Mux 2 Register (GPIO48 to 63)
union GPBDAT_REG GPBDIR; // GPIO B Direction Register (GPIO32 to 63)
union GPBDAT_REG GPBPUD; // GPIO B Pull Up Disable Register (GPIO32 to 63)
Uint16 rsvd2[8];
union GPC1_REG GPCMUX1; // GPIO C Mux 1 Register (GPIO64 to 79)
union GPC2_REG GPCMUX2; // GPIO C Mux 2 Register (GPIO80 to 95)
union GPCDAT_REG GPCDIR; // GPIO C Direction Register (GPIO64 to 95)
union GPCDAT_REG GPCPUD; // GPIO C Pull Up Disable Register (GPIO64 to 95)
};
可以看到定义中将所有的寄存器都封装到该结构体中，并且将所有的寄存器封装成ABC三组：
前三分之一为A组，中间的为B组，后面的为C组，寄存器名字风格大都一致。
深追下一级成员：GPCMUX1
2、第一级成员：GPCMUX1
示例语句：GpioCtrlRegs.GPCMUX1.bit.GPIO64 = 0;
上面结构体中倒数第四行可以看到该成员定义：union GPC1_REG GPCMUX1; ，是一个union类型GPC1_REG，追进去可以看到定义如下：
union GPC1_REG {
Uint32 all;
struct GPC1_BITS bit;
};
可以看到有两个成员，一个all，一个bit，bit也是一个结构体GPC1_BITS，为第二级成员
疑问：为什么要用union呢？留个疑问下一小节回答。
3、第二级成员：bit
示例语句：GpioCtrlRegs.GPCMUX1.bit.GPIO64 = 0;
第二级成员bit定义如下：struct GPC1_BITS bit;是一个结构体类型，追进去如下：
struct GPC1_BITS { // bits description
Uint16 GPIO64:2; // 1:0 GPIO64
Uint16 GPIO65:2; // 3:2 GPIO65
Uint16 GPIO66:2; // 5:4 GPIO66
Uint16 GPIO67:2; // 7:6 GPIO67
Uint16 GPIO68:2; // 9:8 GPIO68
Uint16 GPIO69:2; // 11:10 GPIO69
Uint16 GPIO70:2; // 13:12 GPIO70
Uint16 GPIO71:2; // 15:14 GPIO71
Uint16 GPIO72:2; // 17:16 GPIO72
Uint16 GPIO73:2; // 19:18 GPIO73
Uint16 GPIO74:2; // 21:20 GPIO74
Uint16 GPIO75:2; // 23:22 GPIO75
Uint16 GPIO76:2; // 25:24 GPIO76
Uint16 GPIO77:2; // 27:26 GPIO77
Uint16 GPIO78:2; // 29:28 GPIO78
Uint16 GPIO79:2; // 31:30 GPIO79
};
可以看到，该结构体表示了GPIO64~GPIO79，且内部用了C语言中【位域】的语法，每2bit表示一个GPIO，所以一个32bit寄存器可以表示16个GPIO口。
所以不难发现，上一级成员中，有两个子成员（【32位的all】和【结构体GPC1_BITS】）。
（1）当代码使用第一个成员all的时候，表示所有的bit即：结构体中所有的GPIO口（GPIO64~GPIO79），
（2）当使用子成员bit的时候，可以继续具体到内部成员，具体到每一个GPIO口。
4、最后一级成员：GPIO64
示例语句：GpioCtrlRegs.GPCMUX1.bit.GPIO64 = 0;
所以整个语句需要表示GPIO64，则可以计算出来64是属于C组GPIO的前半部分，
（1）C组，则应该是GPC
（2）前半部分GPIO，则应该是MUX1
故合起来是GPCMUX1。其他各个成员则都一样。
同理，要表示GPIO82，则完整表达是应该是：GpioCtrlRegs.GPCMUX2.bit.GPIO82
5、GPCMUX1与GPCMUX2区别
所以一级一级追下来，可以发现GPIO64，就属于C组的GPIO，因为2bit表示一个GPIO，所以一个32bit的寄存器只能表示16个GPIO，所以只能表示到GPIO64~GPIO79，
那么猜想后16个GPIO应该也有一个寄存器表示，回到最开始的结构体变量定义中，可以找到相邻的两个语句：
struct GPIO_CTRL_REGS {
...
union GPC1_REG GPCMUX1; // GPIO C Mux 1 Register (GPIO64 to 79)
union GPC2_REG GPCMUX2; // GPIO C Mux 2 Register (GPIO80 to 95)
...
};
其实GPCMUX1与GPCMUX2，是一模一样的定义，只是GPCMUX2恰好表示后面16个GPIO口，应该是GPIO80~GPIO95，可以看到官方代码中注释也是(GPIO80 to 95)，但是，由于F28335芯片总共只有88个GPIO，所以GPIO最大应该是GPIO87。
追到代码中可以验证，代码如下：
struct GPC2_BITS { // bits description
Uint16 GPIO80:2; // 1:0 GPIO80
Uint16 GPIO81:2; // 3:2 GPIO81
Uint16 GPIO82:2; // 5:4 GPIO82
Uint16 GPIO83:2; // 7:6 GPIO83
Uint16 GPIO84:2; // 9:8 GPIO84
Uint16 GPIO85:2; // 11:10 GPIO85
Uint16 GPIO86:2; // 13:12 GPIO86
Uint16 GPIO87:2; // 15:14 GPIO87
Uint16 rsvd:16; // 31:16 reserved
};