GD32E230 GPIO 时钟

GPIO内部结构

 

GPIO输入模式

（1）浮空输入模式

图中施密特触发器是开启的，IO口的状态可以直接送到输入寄存器中，CPU可以直接读取输入寄存器；
在上图中，阴影的部分处于不工作状态，尤其是下半部分的输出电路，实际上是与端口处于隔离状态。
黄色的高亮部分显示了数据传输通道，外部的电平信号通过左边编号1的IO端口进入STM32，经过编号2的施密特触发器的整形送入编号3的输入数据寄存器，在输入数据寄存器的另一端编号4，CPU可以随时读出IO端口的电平状态

（2）上拉输入模式

上图是STM32的GPIO带上拉输入模式的配置。与前面的浮空输入模式相比，仅仅是在数据通道上部，接入了一个上拉电阻，根据STM32的数据手册，这个上拉电阻阻值介于30K~50K。
同样，CPU可以随时在输入数据寄存器的另一端，读出IO端口的电平状态。

（3）下拉输入模式

（4）模拟输入模式

施密特触发器是关闭的，信号直接到ADC输入；
STM32的模拟输入通道的配置则更加简单，信号从左边编号1的端口进入，从右边编号2的一端直接进入ADC模块。
这里我们看到所有的上拉、下拉电阻和施密特触发器，均处于断开状态，因此输入数据寄存器将不能反映端口上的电平状态，也就是说，模拟输入配置下，CPU不能在输入数据寄存器上读到有效的数据。

 

GPIO输出模式

（1）开漏输出模式  GPIO_OType_OD

当CPU在编号1端通过“位设置/清楚寄存器”或“输出数据寄存器”写入数据后，该数据位通过编号2的输出控制电路传送到编号4的IO端口。
如果CPU写入的是逻辑1，则编号3的N-MOS管将处于关闭状态，此时IO端口的电平将由外部的上拉电阻决定，如果CPU写入的是逻辑0，则编号3的N-MOS管将处于开启状态，此时IO端口的电平被编号3的N-MOS管拉到了VSS的零电位。
在上图的上半部，施密特触发器处于开启状态，这意味着CPU可以在“输入数据寄存器”的另一端，随时监控IO端口的状态；通过这个特性，还实现了虚拟的IO端口双向通信，只要CPU输出逻辑1，由于编号3的N-MOS管处于关闭状态，IO端口的电平将完全由外部电路决定，因此，CPU可以在“输入数据寄存器”读到外部电路的信号，而不是它自己输出的逻辑1。
GPIO口的输出模式下，有3种输出速度可选（2MHz、10MHz和50MHz），这个速度是指GPIO口驱动电路的响应速度，而不是输出信号的速度，输出信号的速度与程序有关（芯片内部在IO口的输出部分安排了多个响应速度不同的输出驱动电路，用户可以根据自己的需要选择合适的驱动电路）。通过选择速度来选择不同的输出驱动模块，达到最佳的噪声控制和降低功耗的目的。高频的驱动电路，噪声也高，当不需要高的输出频率时，请选用低频驱动电路，这样非常有利于提高系统的EMI性能。当然如果要输出较高的频率的信号，但却选用了较低频率的驱动模块，很可能会得到失真的输出信号。

 

开漏输出：开漏输出就是不输出电压，低电平时接地，高电平时不接地。如果外接上拉电阻，则在输出高电平时电压会拉到上拉电阻的电源电压。这种方式适合在连接的外设电压比单片机电压低的时候。

 

a、只能输出低电平，不能输出高电平。如果要输出高电平，则需要外接上拉。

b、开漏输出具有“线与”功能，一个为低，全部为低，多用于I2C和SMBUS总线。

（2）开漏复用输出模式

（3）推挽输出模式  GPIO_OType_PP

 

推挽输出：推挽输出就是单片机引脚可以直接输出高电平电压。低电平时接地，高电平时输出单片机电源电压。这种方式可以不接上拉电阻。但如果输出端可能会接地的话，这个时候输出高电平可能引发单片机运行不稳定，甚至可能烧坏引脚。推挽方式的驱动力更大。

a、可以输出高低电平，用于连接数字器件，高电平由VDD决定，低电平由VSS决定。

b、推挽结构指两个三极管受两路互补的信号控制，总是在一个导通的时候另外一个截止，优点开关效率效率高，电流大，驱动能力强。

c、输出高电平时，电流输出到负载，叫灌电流，可以理解成推，输出低电平时，负载电流流向芯片，叫拉电流，即挽。

 

（4）推挽复用输出模式

 

 GPIO推挽复用输出模式，编号2的输出控制电路的输入，与复用功能的输出端相连，此时输出数据寄存器被从输出通道断开了，并和片上外设的输出信号连接。我们将GPIO配置成复用输出功能后，如果外设没有被激活，那么它的输出将不确定，其它部分与前述模式一致，包括对“输入数据寄存器”的读取。

 

3、应用场合
①上拉输入、下拉输入可以用来检测外部信号；例如，按键等；
②浮空输入模式，由于输入阻抗较大，一般把这种模式用于标准通信协议的I2C、USART的接收端；
③普通推挽输出模式一般应用在输出电平为0和3.3V的场合。而普通开漏输出模式一般应用在电平不匹配的场合，如需要输出5V的高电平，就需要在外部一个上拉电阻，电源为5V，把GPIO设置为开漏模式，当输出高阻态时，由上拉电阻和电源向外输出5V电平。
④对于相应的复用模式，则是根据GPIO的复用功能来选择，如GPIO的引脚用作串口的输出，则使用复用推挽输出模式。如果用在IC、SMBUS这些需要线与功能的复用场合，就使用复用开漏模式。
⑤在使用任何一种开漏模式时，都需要接上拉电阻。

  

GPIO用到的函数

void gpio_deinit(uint32_t gpio_periph) // reset GPIO port
void gpio_mode_set(uint32_t gpio_periph, uint32_t mode, uint32_t pull_up_down, uint32_t pin) //set GPIO mode
void gpio_output_options_set(uint32_t gpio_periph, uint8_t otype, uint32_t speed, uint32_t pin)//set GPIO output type and speed
void gpio_bit_set(uint32_t gpio_periph, uint32_t pin) //set GPIO pin bit
void gpio_bit_reset(uint32_t gpio_periph, uint32_t pin) //reset GPIO pin bit
void gpio_bit_write(uint32_t gpio_periph, uint32_t pin, bit_status bit_value) //write data to the specified GPIO pin
void gpio_port_write(uint32_t gpio_periph, uint16_t data)//write data to the specified GPIO port
FlagStatus gpio_input_bit_get(uint32_t gpio_periph, uint32_t pin) //get GPIO pin input status
uint16_t gpio_input_port_get(uint32_t gpio_periph) //get GPIO all pins input status
FlagStatus gpio_output_bit_get(uint32_t gpio_periph, uint32_t pin) //get GPIO pin output status
uint16_t gpio_output_port_get(uint32_t gpio_periph) //get GPIO all pins output status
void gpio_af_set(uint32_t gpio_periph, uint32_t alt_func_num, uint32_t pin) //set GPIO alternate function
void gpio_pin_lock(uint32_t gpio_periph, uint32_t pin) //lock GPIO pin bit
void gpio_bit_toggle(uint32_t gpio_periph, uint32_t pin) //toggle GPIO pin s
void gpio_port_toggle(uint32_t gpio_periph) //toggle GPIO port status

 

 

 时钟树

 

 

时钟源

可以选择

内部8MHz时钟源(IRC8M)、外部4~32MHz高速时钟源(HXTAL)、内部48MHz高速时钟源(IRC48M)，并且可以经过PLL进行倍频。

CK_SYS（即系统时钟）配置方法有三种，当SCS寄存器配置为00时，CK_SYS为8MHz（内部8MHz直连）；当SCS寄存器配置为01时，CK_SYS为外部高速时钟源的频率，即与外部高速时钟直连；当SCS寄存器配置为10时，CK_SYS为时钟源经过PLL倍频获得的频率值。

选择时钟源：void rcu_system_clock_source_config(uint32_t ck_sys)

configure the system clock source

ck_sys: system clock source select
only one parameter can be selected which is shown as below:
RCU_CKSYSSRC_IRC8M: select CK_IRC8M as the CK_SYS source
RCU_CKSYSSRC_HXTAL: select CK_HXTAL as the CK_SYS source
RCU_CKSYSSRC_PLL: select CK_PLL as the CK_SYS source

 

 AHB、APB1、APB2、PLL配置

void rcu_ahb_clock_config(uint32_t ck_ahb)

/*!
\brief configure the AHB clock prescaler selection
\param[in] ck_ahb: AHB clock prescaler selection
only one parameter can be selected which is shown as below:
\arg RCU_AHB_CKSYS_DIVx, x=1, 2, 4, 8, 16, 64, 128, 256, 512
\param[out] none
\retval none
*/

void rcu_apb1_clock_config(uint32_t ck_apb1)

/*!
\brief configure the APB1 clock prescaler selection
\param[in] ck_apb1: APB1 clock prescaler selection
only one parameter can be selected which is shown as below:
\arg RCU_APB1_CKAHB_DIV1: select CK_AHB as CK_APB1
\arg RCU_APB1_CKAHB_DIV2: select CK_AHB/2 as CK_APB1
\arg RCU_APB1_CKAHB_DIV4: select CK_AHB/4 as CK_APB1
\arg RCU_APB1_CKAHB_DIV8: select CK_AHB/8 as CK_APB1
\arg RCU_APB1_CKAHB_DIV16: select CK_AHB/16 as CK_APB1
\param[out] none
\retval none
*/

void rcu_apb2_clock_config(uint32_t ck_apb2)

/*!
\brief configure the APB2 clock prescaler selection
\param[in] ck_apb2: APB2 clock prescaler selection
only one parameter can be selected which is shown as below:
\arg RCU_APB2_CKAHB_DIV1: select CK_AHB as CK_APB2
\arg RCU_APB2_CKAHB_DIV2: select CK_AHB/2 as CK_APB2
\arg RCU_APB2_CKAHB_DIV4: select CK_AHB/4 as CK_APB2
\arg RCU_APB2_CKAHB_DIV8: select CK_AHB/8 as CK_APB2
\arg RCU_APB2_CKAHB_DIV16: select CK_AHB/16 as CK_APB2
\param[out] none
\retval none
*/

void rcu_pll_config(uint32_t pll_src, uint32_t pll_mul);

/*!
\brief configure the PLL clock source selection and PLL multiply factor
\param[in] pll_src: PLL clock source selection
only one parameter can be selected which is shown as below:
\arg RCU_PLLSRC_IRC8M_DIV2: select CK_IRC8M/2 as PLL source clock
\arg RCU_PLLSRC_HXTAL: select HXTAL as PLL source clock
\param[in] pll_mul: PLL multiply factor
only one parameter can be selected which is shown as below:
\arg RCU_PLL_MULx(x=2..32): PLL source clock * x
\param[out] none
\retval none
*/