TM4C123GLaunchPad教程二_GPIO输入输出

TM4C123GLaunchPad教程二_GPIO输入输出

前言

​ 首先先推荐两个文档，一个是TM4C123G的数据手册，一个是库函数手册,点击下面的链接可以下载。

​ Tiva™ TM4C123GH6PM Microcontroller DATA SHEET .pdf

​ TivaWare™ Peripheral Driver Library USER’S GUIDE .pdf

​ 数据手册中包含了各个外设的介绍以及寄存器的介绍，可以让我们了解各个外设的组成和功能，库函数手册包含了各个库函数的介绍，输入输出参数，文中讲到的函数可以翻看手册加深一下了解。

介绍

​ TM4C123G的IO口是8个一组的，PA0-PA7，PB0-PB7，等等。GPIO配置的时候可以配置它的方向(输入、输出、硬件控制)，输出能力(2MA、4MA、6MA等)，IO口种类(开漏、推挽、上拉、下拉等)。

代码及详解

/**
 * main.c
 * 按键为PF4，按下接地，LED为PF1，高电平点亮。
 */
/*包含了例如uint8_t等的定义*/
#include 
/*包含了布尔型定义*/
#include 

/*外设和内存的基地址定义*/
#include "inc/hw_memmap.h"
/*GPIO的库函数*/
#include "driverlib/gpio.h"
/* 跟系统控制有关的库函数 */
#include "driverlib/sysctl.h"

int main(void)
{
    uint8_t uc_Flag = 1;
    /* 使能GPIOF */
    SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOF);

    /* 等待GPIOF准备完毕 */
    while(!SysCtlPeripheralReady(SYSCTL_PERIPH_GPIOF))
    {
    }

    /* PF1 IO口配置为输出模式 */
    GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1);

    /* PF4 IO口配置为输入模式 */
    GPIOPinTypeGPIOInput(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_4);
    /* 配置上拉电阻 */
    GPIOPadConfigSet(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_4, GPIO_STRENGTH_2MA, GPIO_PIN_TYPE_STD_WPU);

    /* PF1置高 */
    GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_1);

    while(1)
    {
        /* 检测IO口电平，如果为0，即为按键按下 */
        if(GPIOPinRead(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_4) == 0)
        {
            /* 根据当前状态，反转电平 */
            if(uc_Flag == 1)
            {
                GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_1);
                uc_Flag = 0;
            }
            else if(uc_Flag == 0)
            {
                GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1, 0);
                uc_Flag = 1;
            }
        }
    }

    return 0;
}

下面逐部分进行一下讲解：

/*包含了例如uint8_t等的定义*/
#include 
/*包含了布尔型定义*/
#include 
/*外设和内存的基地址定义*/
#include "inc/hw_memmap.h"

/*GPIO的库函数*/
#include "driverlib/gpio.h"
/* 跟系统控制有关的库函数 */
#include "driverlib/sysctl.h"

​ 这部分是需要包含的头文件，用空行分成了两部分这，stdint.h,stdbool.h,inc/hw_memmap.h，这三个文件是必须要包含的，下面两个是库函数的头文件，可以根据需要包含不同的，这里包含了这两个。这里要吐槽一下，库函数的整个编写用到了上面的三个头文件，我就想为啥不把这几个文件直接包含到库函数里呢，翻看了库函数后发现，这三个文件是包含在库函数的.c里的而不是在.h里，而包含库函数的时候是包含的.c，因此还需要写上前三个头文件，不理解为啥要这么编写。

/* 使能GPIOF */
SysCtlPeripheralEnable(SYSCTL_PERIPH_GPIOF);

/* 等待GPIOF准备完毕 */
while(!SysCtlPeripheralReady(SYSCTL_PERIPH_GPIOF))
{
}

​ 这里是GPIOF的使能，TM4C123G的每个外设使用的时候都需要先使能，利用SysCtlPeripheralEnable()函数进行使能，然后循环调用SysCtlPeripheralReady(SYSCTL_PERIPH_GPIOF)直到返回非零值，外设准备完毕。

/* PF1 IO口配置为输出模式 */
GPIOPinTypeGPIOOutput(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1);

/* PF4 IO口配置为输入模式 */
GPIOPinTypeGPIOInput(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_4);
/* 配置上拉电阻 */
GPIOPadConfigSet(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_4, GPIO_STRENGTH_2MA, GPIO_PIN_TYPE_STD_WPU);

​ 这里就是IO口的配置部分了，IO口的模式配置库函数中给出了三个函数，分别是输入，输出，开漏输出。

void GPIOPinTypeGPIOInput(uint32_t ui32Port, uint8_t ui8Pins);
void GPIOPinTypeGPIOOutput(uint32_t ui32Port, uint8_t ui8Pins);
void GPIOPinTypeGPIOOutputOD(uint32_t ui32Port, uint8_t ui8Pins);

​ 这三个函数的内部其实是调用了同样的两个函数,

void GPIODirModeSet(uint32_t ui32Port, uint8_t ui8Pins, uint32_t ui32PinIO);
void GPIOPadConfigSet(uint32_t ui32Port, uint8_t ui8Pins, uint32_t ui32Strength, uint32_t ui32PadType);

​ GPIODirModeSet是用来配置IO口的方向的，有三个可选参数，输入，输出和硬件控制，硬件控制在用到了TM4C的各种外设的时候需要这样配置，GPIOPadConfigSet用来配置IO口的驱动能力和模式的。

​ 进行GPIO的配置的时候有两种方式，第一个就是用那三个现成的函数进行配置，第二种就是调用下面的两个函数来进行配置，第一种方式较为简单，但是像我们配置PF4的时候要配置为上拉输入模式，而GPIOPinTypeGPIOInput配置的时候是浮空的，因此还需要调用GPIOPadConfigSet配置为上拉模式，这时完全可以直接用GPIODirModeSet和GPIOPadConfigSet来进行配置。

​ 下面到了输入输出函数的介绍了

GPIOPinWrite(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_1, GPIO_PIN_1);
GPIOPinRead(GPIO_PORTF_BASE, GPIO_PIN_4);

​ 这两个函数有一个要注意的点，关于IO口状态的部分，IO口写低电平的时候输入参数为0，而当写高电平的时候，输入参数取决于当前的端口，当前是GPIO_PIN_1，输入参数就是GPIO_PIN_1，是GPIO_PIN_4，输入参数就是GPIO_PIN_4，使用的时候不要搞错，从IO口读取的时候同理，返回值为0或当前的端口，具体原因可以参考上面提到的数据手册的10.2.1.2 Data Register Operation 这一节。