AT32F421 GPIO使用指南

GPIO特性

最大封裝（48pin）具有39個多功能雙向的I/O口

所有I/O口都可以映射到16個外部中斷

幾乎所有I/O口可容忍5V輸入信號（4個LEXT / HEXT引腳除外）

所有I/O口均為快速I/O，寄存器存取速度最高fAHB

I/O引腳的外設功能可以通過一個特定的操作鎖定，以避免意外的寫入I/O寄存器

每個GPIO引腳都可以由軟件配置成輸出(推挽或開漏)、輸入(帶或不帶上拉或下拉)或復用的外設功能端口

可選的每個I/O口的電流推動/吸入能力

GPIO設置/清除寄存器（GPIOx_SCR）和GPIO清除寄存器（GPIOx_CLR）為GPIOx_ODT寄存器提供位訪問能力

GPIO

GPIO在復位期間和剛復位后，復用功能未開啟，大部分I/O端口被配置成浮空輸入模式。

當作為輸出配置時，寫到輸出數據寄存器（GPIOx_ODT）上的值會輸出到相應的I/O引腳?？梢砸酝仆炷Ｊ交蜷_漏模式（僅低電平被驅動，高電平表現為高阻）使用輸出驅動器。

輸入數據寄存器（GPIOx_IDT）在每個AHB時鐘周期捕捉I/O引腳上的數據。

所有GPIO引腳有一個內部弱上拉和弱下拉，它們被激活或斷開有賴于GPIOx_PULL寄存器的值。

圖1. GPIO基本結構

表1. GPIO 配置表

GPIO toggle

AT32F421提供的I/O口均為快速I/O，寄存器存取速度最高為fAHB，所以可以看到GPIO翻轉頻率能夠輕松達到60MHz：

圖2. I/O翻轉速度

IO引腳的5V or 3.3V容忍

標準3.3V容忍引腳（TC）

所有振蕩器用到的引腳都是標準3.3V容忍引腳。

PC14/PC15 (HEXT_IN/ OUT)

PF0/PF1 (LEXT_IN/ OUT)

表2. TC引腳示例

帶模擬功能5 V容忍引腳（FTa）

比較器輸入引腳以及ADC占用端口為帶模擬功能5 V容忍引腳。

PA0 – PA7

PB0 – PB2，PB12 – PB15

FTa引腳設置為輸入浮空、輸入上拉、或輸入下拉時，具有5V電平容忍特性；設置為模擬模式時，不具5V電平容忍特性，此時輸入電平必須小于VDD + 0.3V

表3. FTa引腳示例

5V容忍引腳（FT）

其余的GPIO都為5V容忍引腳。 表4. FT引腳示例

IOMUX

I/O復用功能輸入/輸出

大多數外設共享同一個GPIO引腳（比如PA0，可作為TMR1_EXT / USART2_CTS /I2C2_SCL / CMP_OUT）

而對某個具體的GPIO引腳，在任意時刻只有一個外設能夠與之相連

某些外設功能還可以重映射到其他引腳，從而使得能同時使用的外設數量更多

選擇每個端口線的有效復用功能之一是由兩個寄存器來決定的，分別是GPIOx_MUXL和GPIOx_MUXH復用功能寄存器?？筛鶕玫男枨笥眠@兩寄存器連接復用功能模塊到其他引腳。

表5. 通過GPIOA_MUX*寄存器配置端口A的復用功能

表6. 通過GPIOB_MUX*寄存器配置端口B的復用功能

表7. 通過GPIOF_MUX*寄存器配置端口F的復用功能

特殊I/O

調試復用引腳

在復位時，和復位后不像其他GPIO一樣處于浮空輸入狀態，而是處于復用模式

PA13：SWDIO，復用上拉

PA14：SWCLK，復用下拉

振蕩器復用引腳

振蕩器關閉的狀態下（復位后的默認狀態），相關引腳可用作GPIO

振蕩器使能狀態下，相應引腳的GPIO配置無效

振蕩器處于bypass模式（使用外部時鐘源）時，LEXT_IN/HEXT_IN為振蕩器時鐘輸入引腳，LEXT_OUT/HEXT_OUT可做GPIO使用

備份域引腳

當1.2V區域斷電(當器件進入待機模式)時，PC13/PC14/PC15失去GPIO功能。在這種情況下，若GPIO配置沒有被RTC配置為bypass，則這些引腳被設為模擬輸入模式。

以下內容在F421系列不存在： 模擬開關（power switch）只能通過少量的電流（3mA），在輸出模式下使用PC13/PC14/PC15的I/O口功能是有限制的：只能工作在適中電流推動/吸入能力模式下，最大負載為30pF，而且這些I/O口絕對不能當作電流源（如驅動LED）。

GPIO固件驅動程序API

Artery提供的固件驅動程序包含了一系列固件函數來管理GPIO的下列功能：

初始化配置

讀取輸入端口或某個輸入引腳

讀取輸出端口或某個輸出引腳

設置或清除某個引腳的輸出

鎖定引腳

引腳的復用功能配置

注：所有project都是基于keil 5而建立，若用戶需要在其他編譯環境上使用，請參考AT32xxx_Firmware_Library_V2.x.xprojectat_start_xxx emplates中各種編譯環境（例如IAR6/7,keil 4/5）進行簡單修改即可。

輸出模式

GPIO提供了兩種不同類型的輸出模式分別是，推挽輸出以及開漏輸出，下面是輸出模式的配置示例：

輸入模式

GPIO提供了三種不同類型的輸入模式分別是，浮空輸入、上拉輸入以及下拉輸入，下面是輸入模式的配置示例：

模擬模式

當需要使用ADC或CMP通道作為輸入時，需要將相應的引腳配置為模擬模式，下面是模擬模式的配置示例：

復用模式

1. 不論使用何種外設模式，都必須將I/O配置為復用功能，之后系統才能正確使用I/O（輸入或輸出）。

2. I/O引腳通過復用器連接到相應的外設，該復用器一次只允許一個外設的復用功能(MUX)連接到I/O引腳。這樣便可確保共用同一個I/O引腳的外設之間不會發生沖突。每個I/O引腳都有一個復用器，該復用器具有16路復用功能輸入/輸出（MUX0到MUX15），可通過gpio_pin_mux_config()函數對這些引腳進行配置：

— 復位后，所有I/O都會連接到系統的復用功能0(MUX0) — 通過配置MUX1到MUX7可以映射外設的復用功能

3. 除了這種靈活的I/O復用架構之外，各外設還具有映射到不同I/O引腳的復用功能，這可以針對不同器件封裝優化外設I/O功能的數量；例如，可將USART2_TX引腳映射到PA2或PA14引腳上。

4. 配置過程：

— 使用gpio_pin_mux_config()函數將引腳連接到所需的外設復用功能(MUX)，例如配置PA0作為TMR1_EXT輸入 gpio_pin_mux_config(GPIOA, GPIO_PINS_SOURCE0, GPIO_MUX_4); — 使用GPIO_Init()函數配置I/O引腳： - 通過以下方式配置復用功能模式下的所需引腳 gpio_init_struct.gpio_mode = GPIO_MODE_MUX; - 通過以下成員選擇類型、上拉/下拉和驅動力 gpio_out_type、gpio_pull和gpio_drive_strength成員 根據上述配置過程，下面將介紹幾種外設的常用配置示例。

USARTI/O復用模式配置

TMR I/O復用模式配置

I2C I/O復用模式配置

審核編輯：湯梓紅