一、什么是GPIO？

GPIO，英文全稱為General-Purpose IO ports，也就是通用IO口。嵌入式系統(tǒng)中常常有數(shù)量眾多，但是結(jié)構(gòu)卻比較簡單的外部設(shè)備/電路，對這些設(shè)備/電路有的需要CPU為之提供控制手段，有的則需要被CPU用作輸入信號。而且，許多這樣的設(shè)備/電路只要求一位，即只要有開/關(guān)兩種狀態(tài)就夠了，比如燈亮與滅。對這些設(shè)備/電路的控制，使用傳統(tǒng)的串行口或并行口都不合適。所以在微控制器芯片上一般都會提供一個(gè)“通用可編程IO接口”，即GPIO。

接口至少有兩個(gè)寄存器，即“通用IO控制寄存器”與“通用IO數(shù)據(jù)寄存器”。數(shù)據(jù)寄存器的各位都直接引到芯片外部，而對這種寄存器中每一位的作用，即每一位的信號流通方向，則可以通過控制寄存器中對應(yīng)位獨(dú)立的加以設(shè)置。這樣，有無GPIO接口也就成為微控制器區(qū)別于微處理器的一個(gè)特征。

    在實(shí)際的MCU中，GPIO是有多種形式的。比如，有的數(shù)據(jù)寄存器可以按照位尋址，有些卻不能按照位尋址，這在編程時(shí)就要區(qū)分了。比如傳統(tǒng)的8051系列，就區(qū)分成可位尋址和不可位尋址兩種寄存器。另外，為了使用的方便，很多mcu把glue logic等集成到芯片內(nèi)部，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能，比如GPIO接口除去兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)寄存器必須具備外，還提供上拉寄存器，可以設(shè)置IO的輸出模式是高阻，還是帶上拉的電平輸出，或者不帶上拉的電平輸出。這在電路設(shè)計(jì)中，外圍電路就可以簡化不少。

  

另外需要注意的是，對于不同的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)，設(shè)備可能是端口映射，也可能是內(nèi)存映射的。如果系統(tǒng)結(jié)構(gòu)支持獨(dú)立的IO地址空間，并且是端口映射，就必須使用匯編語言完成實(shí)際對設(shè)備的控制，因?yàn)镃語言并沒有提供真正的“端口”的概念。如果是內(nèi)存映射，那就方便的多了。

舉個(gè)例子，比如像寄存器A（地址假定為0x48000000）寫入數(shù)據(jù)0x01，那么就可以這樣設(shè)置了。

#define A (*(volatile unsigned long *)0x48000000)

...

     A = 0x01;

...

    這實(shí)際上就是內(nèi)存映射機(jī)制的方便性了。其中volatile關(guān)鍵字是嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的一個(gè)重要特點(diǎn)。上述表達(dá)式拆開來分析，首先(volatile unsigned long *)0x48000000的意思是把0x48000000強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成volatile unsigned long類型的指針，暫記為p，那么就是#define A *p，即A為P指針指向位置的內(nèi)容了。這里就是通過內(nèi)存尋址訪問到寄存器A，可以讀/寫操作。

  

二、S3C2410的GPIO的特點(diǎn)

    s3c2410的GPIO有117pin，下面應(yīng)該到9 IO ports看看詳細(xì)部分了。

The S3C2410X has 117 multi-functional input/output port pins. The ports are:

— Port A (GPA): 23-output port

— Port B (GPB): 11-input/output port

— Port C (GPC): 16-input/output port

— Port D (GPD): 16-input/output port

— Port E (GPE): 16-input/output port

— Port F (GPF): 8-input/output port

— Port G (GPG): 16-input/output port

— Port H (GPH): 11-input/output port

    這么多的IO口，其實(shí)很多是復(fù)合功能的，既可以作為普通的IO口使用，也可以作為特殊外設(shè)接口。在程序設(shè)計(jì)時(shí)，要對整體的資源有所規(guī)劃，初始化時(shí)就應(yīng)該把所有資源安排合理。這樣才會避免出現(xiàn)問題。

    現(xiàn)在的8個(gè)端口，其寄存器是相似的。除了兩個(gè)通用寄存器GPxCON、GPxDAT外，還提供了GPxUP用于確定是否使用內(nèi)部上拉電阻（其中x為A-H，需要注意的是沒有GPAUP）。應(yīng)用的主要步驟就是：

    ·設(shè)置GPIO控制寄存器GPxCON

    ·設(shè)置GPIO上拉寄存器GPxUP

初始化完成后，就可以通過對GPxDAT的操作來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的應(yīng)用了。其中，PORT A與PORT B-H在功能選擇方面有所不同，GPACON的每一位對應(yīng)一根引腳（共23pin有效）。當(dāng)某位設(shè)為0，相應(yīng)引腳為輸出引腳，此時(shí)往GPADAT中寫0/1，可以讓引腳輸出低電平/高電平；當(dāng)某位設(shè)為1，則相應(yīng)引腳為地址線，或者用于地址控制，此時(shí)GPADAT沒有用了。

一般而言，GPACON通常全設(shè)為1，以便訪問外部存儲器件。PORT B-H在寄存器操作方面完全相同。

GPxCON中每兩位控制一根引腳：00表示輸入，01表示輸出，10表示特殊功能，11保留。GPxDAT用于讀/寫引腳：當(dāng)引腳設(shè)為輸入時(shí)，讀此寄存器可知相應(yīng)引腳狀態(tài)是高/低；當(dāng)引腳設(shè)為輸出時(shí)，寫此寄存器相應(yīng)位可以使相應(yīng)引腳輸出低電平或高電平。GPxUP：某位設(shè)為0，相應(yīng)引腳無內(nèi)部上拉；為1，相應(yīng)引腳使用內(nèi)部上拉。關(guān)于特殊功能，那就得結(jié)合特殊外設(shè)來進(jìn)行設(shè)置了。