LED 底层原理 和 GPIO引脚、寄存器操作

目录

前言

一、LED 原理

二、LED 的驱动方式

三、普适的 GPIO 引脚操作方法

四、GPIO 寄存器操作

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前言

最近跟着韦东山老师的课程学习驱动基础知识，韦东山老师讲的非常好，大家想深入学习驱动知识的可以去看看韦东山老师的驱动教学视频。

一、LED 原理

当我们学习 C 语言的时候，我们会写个 Hello 程序。

那当我们写 ARM 程序，也该有一个简单的程序引领我们入门，这个程序就是点亮 LED。

我们怎样去点亮一个 LED 呢？分为三步：

第1步 看原理图，确定控制 LED 的引脚;

第2步 看主芯片的芯片手册，确定如何设置控制这个引脚;

第3步 写程序;

先来讲讲怎么看原理图

LED 样子有很多种，像插脚的，贴片的。

它们长得完全不一样，因此我们在原理图中将它抽象出来。

点亮 LED 需要通电源，同时为了保护 LED，加个电阻减小电流。

控制 LED 灯的亮灭，可以手动开关 LED，但在电子系统中，不可能让人来控制开关，通过编程，利用芯片的引脚去控制开关。

二、LED 的驱动方式

常见的有四种。

• 使用引脚输出 3.3V 点亮 LED，输出 0V 熄灭 LED。
• 使用引脚拉低到 0V 点亮 LED，输出 3.3V 熄灭 LED。 有的芯片为了省电等原因，其引脚驱动能力不足，这时可以使用三极管驱动。
• 使用引脚输出 1.2V 点亮 LED，输出 0V 熄灭 LED。
• 使用引脚输出 0V 点亮 LED，输出 1.2V 熄灭 LED。

由此，主芯片引脚输出高电平/低电平，即可改变 LED 状态，而无需关注 GPIO 引脚输出的是 3.3V 还是 1.2V。所以简称输出 1 或 0：

•  逻辑 1-->高电平
•  逻辑 0-->低电平

三、普适的 GPIO 引脚操作方法

GPIO: General-purpose input/output，通用的输入输出口

GPIO 模块一般结构

• 有多组 GPIO，每组有多个 GPIO
• 使能：电源/时钟
• 模式(Mode)：引脚可用于 GPIO 或其他功能 
• 方向：引脚 Mode 设置为 GPIO 时，可以继续设置它是输出引脚，还是输入引脚
• 数值：
  • 对于输出引脚，可以设置寄存器让它输出高、低电平
  • 对于输入引脚，可以读取寄存器得到引脚的当前电平

四、GPIO 寄存器操作

芯片手册一般有相关章节，用来介绍：power/clock

• 可以设置对应寄存器使能某个 GPIO 模块(Module)
• 有些芯片的 GPIO 是没有使能开关的，即它总是使能的

一个引脚可以用于 GPIO、串口、USB 或其他功能

• 有对应的寄存器来选择引脚的功能

对于已经设置为 GPIO 功能的引脚，有方向寄存器用来设置它的方向：输出、 输入

对于已经设置为 GPIO 功能的引脚，有数据寄存器用来写、读引脚电平状态 GPIO 寄存器的 2 种操作方法：原则：不能影响到其他位

（1）直接读写：读出、修改对应位、写入

        a) 要设置 bit n：

val = data_reg;
val = val | (1<

        b) 要清除 bit n：

val = data_reg;
val = val & ~(1<

（2）set-and-clear protocol：

set_reg, clr_reg, data_reg 三个寄存器对应的是同一个物理寄存器

a) 要设置 bit n：set_reg = (1<

b) 要清除 bit n：clr_reg  = (1<