雅特力AT32F423 GPIO使用指南

GPIO特性

AT32F423支持多達86個雙向I/O引腳，這些引腳分為6組，分別為PA0-PA15、PB0-PB15、PC0-PC15、PD0-PD15、PE0-PE15、PF0-PF2 PF6 PF8-PF1 0、每個引腳都可以實現與外部的通訊、控制以及數據采集的功能。

• 每個引腳都可以軟件配置成浮空輸入、上拉/下拉輸入、模擬輸入/輸出、通用推挽/開漏輸出、復用推挽/開漏輸出。
• 每個引腳都可以映射到16個外部中斷
• 幾乎所有I/O口可容忍5V
• 所有I/O口均為快速I/O，寄存器存取速度最高fAHB
• 每個引腳都有獨立的弱上拉/下拉功能。
• 每個引腳都可以軟件配置輸出驅動能力。
• 每個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
• GPIO設置/清除寄存器（GPIOx_SCR）和GPIO位清除寄存器（GPIOx_CLR）為GPIO輸出數據寄存器（GPIOx_ODT）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。
每個引腳可以由軟件配置成四種輸入模式（輸入浮空、輸入上拉、輸入下拉、模擬輸入）和四種輸出模式（開漏輸出、推挽式輸出、推挽式復用、開漏復用）。每個I/O端口對應的寄存器允許半字或字節訪問，每個I/O端口位可以自由編程。圖1. GPIO基本結構注意：PC13所對應的GPIO功能以及相關的RTC功能初始上電時不能直接使用，如要使用請參考ES0010_AT32F423_Errata_Sheet GPIO章節表1. GPIO配置表

GPIO toggle

AT32F423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75MHz：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。

• PA11/PA12
• PC14/PC15(LEXT_IN/OUT)
• PF0/PF1(HEXT_IN/OUT)

表2. TC引腳示例帶模擬功能5V容忍引腳（FTa）ADC占用端口為帶模擬功能5V容忍引腳。

• PA0–PA7
• PB0–PB2 PB10-PB15
• PC0–PC5
• PE7
• 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引腳示例帶20mA吸入能力5V容忍引腳（FTf）部分I2C占用端口為帶20mA吸入能力的5V容忍引腳，用以支持I2C的增強快速模式。

• PD12–PD13

表4. FTf引腳示例5V容忍引腳（FT）其余的GPIO都為5V容忍引腳。表5. 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/USART4_TX..）
• 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6. 通過GPIOA_MUX寄存器配置端口A的復用功能

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表7. 通過GPIOB_MUX寄存器配置端口B的復用功能

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表8. 通過GPIOC_MUX寄存器配置端口B的復用功能

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表9. 通過GPIOD_MUX寄存器配置端口D的復用功能

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表10. 通過GPIOE_MUX寄存器配置端口E的復用功能

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表11. 通過GPIOF_MUX寄存器配置端口F的復用功能

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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

電池供電域下的引腳

• 電池供電域下的引腳包括PC13、PC14以及PC15，電池供電域由VDD供電。
• PC13可以作為通用I/O口、TAMPER引腳、ERTC校準時鐘、ERTC鬧鐘或秒輸出，PC14和PC15可以用于GPIO或LEXT引腳。（PC13至PC15作為I/O口的速度必須限制在2MHz以下，最大負載為30pF，而且這些I/O口絕對不能當作電流源）。

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keil5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.x\project\at_start_xxx\templates中各種編譯環境（例如IAR6/7,keil4/5）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MUX15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。USART I/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