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[IMX] 02.GPIO 寄存器

news 2025/5/16 8:42:31

手册对应章节

1.GPIO 复用（引脚功能选择）- IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_xxx

2.GPIO 电气特性 - IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_xxx

3.GPIO 数据与控制寄存器

3.1.数据 - DR

3.2.输入/输出选择 - GDIR

3.3.状态 - PSR

3.4.中断触发控制 - ICR

3.5.中断使能 - IMR

3.6.中断状态 - ISR

3.7.边沿中断 - EDGE_SEL

手册对应章节

// GPIO：28 General Purpose Input/Output (GPIO)
// IOMUX：32 IOMUX Controller (IOMUXC)

IMX 提供了多个 GPIO 组，每个 GPIO 组包含多个 GPIO 接口（IO0~IOx），这些接口用于连接 Ethernet、SPI 等

IO 接口可以用于不同的模块，但其数量有限，因此不可避免的需要进行 IO 复用，即多个设备通过 PAD 连接在一个 IO 接口上，IMX 通过 IOMUXC（IOMUX Controller）控制 GPIO 复用

1.GPIO 复用（引脚功能选择）- IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_xxx

以 GPIO1 组中的 IO03 为例：

IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 寄存器控制 GPIO1_IO03 引脚的功能复用：

该寄存器包含两个字段，其功能如下：

SION[4]：Software Input On，强制引脚功能为 GPIO1_IO03（可通过软件设置，忽略该引脚的功能复用）：
- 1：使能，引脚功能强制为 GPIO1_IO03，从而忽略 MUX_MODE 配置的功能复用；
- 0：禁用，引脚功能由 MUX_MODE 字段定义；
MUX_MODE[3:0]：MUX Mode Select，设置引脚功能：
- 0b0000：ALT0，i2c1 模块的 I2C1_SDA 引脚；
- 0b0001：ALT1，gpt1 模块的 GPT1_COMPARE3 引脚；
- 0b0010：ALT2，usb 模块的 USB_OTG2_OC 引脚；
- 0b0100：ALT4，usdhc1 模块的 USDHC1_CD_B 引脚；
- 0b0101：ALT5，gpio1 模块的 GPIO1_IO03 引脚；
- 0b0110：ALT6，ccm 模块的 CCM_DI0_EXT_CLK 引脚；
- 0b0111：ALT7，src 模块的 SRC_TESTER_ACK 引脚；
- 0b1000：ALT8，uart1 模块的 UART1_RX 引脚；

注意：当 SION 位置 1 后，引脚功能会被强行设置为 GPIO1_IO03，此时通过 MUX_MODE 设置引脚功能无效

2.GPIO 电气特性 - IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_xxx

IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_xxx 寄存器控制引脚的电气特性，以 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 为例：

寄存器中各字段的含义如下：

HYS[16]：Hyst. Enable，使能迟滞比较器，当 IO 作为输入功能时有效，用于设置输入接收器的施密特触发器是否使能，如果需要对输入波形进行整形可以使能此位：
- 1：HYS_0_Hysteresis_Disabled，禁用施密特触发器；
- 0：HYS_1_Hysteresis_Enabled，使能施密特触发器；
PUS[15:14]：Pull Up / Down Config，上拉/下拉电阻设置：
- 00：PUS_0_100K_Ohm_Pull_Down，100K 下拉；
- 01：PUS_1_47K_Ohm_Pull_Up，47K 上拉；
- 10：PUS_2_100K_Ohm_Pull_Up，100K 上拉；
- 11：PUS_3_22K_Ohm_Pull_Up，22K 下拉；
PUE[13]：Pull / Keep Select，上拉/下拉 or 状态保持器，当 IO 作为输入时，用于设置 IO 使用上拉/下拉还是状态保持器控制引脚：
- 0：PUE_0_Keeper，状态保持器；
- 1：PUE_1_Pull，上拉/下拉；
- 注意：状态保持器在 IO 作为输入时有效，当外部电路断电后此 IO 口可以保持住以前的状态；
PKE[12]：Pull / Keep Enable，是否使能状态保持器：
- 0：PKE_0_Pull_Keeper_Disabled，禁用；
- 1：PKE_1_Pull_Keeper_Enabled，使能；
- 状态保持器的作用是持续输出设定的电平，而非脉冲信号，例如，引脚配置输出高电平，同时使用了状态保持器，触发引脚输出后，引脚将持续输出高电平，而非一个高电平脉冲；
ODE[11]：Open Drain Enable，开漏输出使能：
- 0：ODE_0_Open_Drain_Disabled，禁用开漏输出；
- 1：ODE_1_Open_Drain_Enabled，使能开漏输出；
SPEED[7:6]：Speed，设置 IO 口的速率：
- 00：SPEED_0_low_50MHz_，低速率 50MHz；
- 01：SPEED_1_medium_100MHz_，中等速率 100MHz；
- 10：SPEED_2_medium_100MHz_，中等速率 100MHz；
- 11：SPEED_3_max_200MHz_，高速率 200MHz；
DSE[5:3]：Drive Strength，设置 IO 口的驱动能力：
- 000：DSE_0_output_driver_disabled_，禁用输出驱动；
- 001：DSE_1_R0_260_Ohm___3_3V__150_Ohm_1_8V__240_Ohm_for_DDR_，3.3V 下 R0 是 260Ω，R0，1.8V 时 R0 为 150Ω，接 DDR 时 R0 为 240Ω；
- 010：DSE_2_R0_2，R0/2；
- 011：DSE_3_R0_3，R0/3；
- 100：DSE_4_R0_4，R0/4；
- 101：DSE_5_R0_5，R0/5；
- 110：DSE_6_R0_6，R0/6；
- 111：DSE_7_R0_7，R0/7；
SRE[0]：Slew Rate，设置压摆率，压摆率就是 IO 电平跳变所需的时间，比如从 0 到 1 需要多少时间，时间越小波形越陡，说明压摆率越高，反之，时间越大波形越缓，压摆率越低，如果产品要过 EMC 则可以使用较低的压摆率，因为波形缓和，如果使用 IO 做高速通信则可以使用高压摆率：
- 0：SRE_0_Slow_Slew_Rate，低压摆率；
- 1：SRE_1_Fast_Slew_Rate，高压摆率；

3.GPIO 数据与控制寄存器

每个 GPIO 组都有对应的数据和控制寄存器，用于操作该 GPIO 组内的每个 GPIO 引脚，以 GPIO1 组为例：

3.1.数据 - DR

其中，GPIOx_DR 寄存器用于控制该 GPIO 组内具体引脚的输出值、以及该 GPIO 组内引脚读取到的输入值：

每个 GPIO 组最多可拥有 32 个引脚，这些引脚可以配置为输入引脚或输出引脚

GPIOx_DR 寄存器的每一位都对应于该 GPIO 组内的一个引脚，当引脚配置为输出模式后，向对应的位写 1 就可以控制该引脚输出高/低电平，当引脚被配置为输入模式后，读取对应的位即可获得该引脚读取到的电平值，例如，要设置 GPIO1_IO03 输出高电平，则需要设置 GPIO1.DR = 0x8，当 GPIO1_IO03 引脚接地的话，则 GPIO1.DR 寄存器 bit-4 的值为 0，若 GPIO1_IO03 配置为输入引脚，则读取 GPIO1.DR 寄存器的 bit-4 即可获取该引脚目前的电平