4月14号学习总结

GPIO的理解

GPIO（General Purpose Input/Output，通用输入/输出端口）是最基础且重要的外设功能之一。它的核心作用是通过软件配置引脚的功能，实现与外部设备的数字信号交互。

1. GPIO的本质
   GPIO是单片机芯片上的一根可编程引脚，既能作为输入（读取外部信号），也能作为输出（控制外部设备）。它就像单片机的“手脚”：作为输入时是“感知”（如检测按键），作为输出时是“动作”（如点亮LED）。
2. GPIO的工作模式
   输入模式：读取数字信号：检测外部电平是高（1）还是低（0）。

输出模式：输出高/低电平：直接控制外部设备。

GPIO的实际应用

#include "STC8H.H"

int main() {
    P5M0 = 0x00;
    P5M1 = 0x00;
	
    P53 = 1;
    while(1) {}
}

• #include "STC8H.H" 引入头文件
• P5M0 = 0x00;P5M1 = 0x00;配置引脚模式
• P53=1;配置IO引脚的电平

#include "STC8.H"

STC8H 系列芯片的头文件，如果Keil软件没有配置STC8环境，此处是无法导入的。

STC8H.H文件的存储目录，在Keil安装目录下的 C51\INC\STC文件夹下。内部有其他STC芯片的头文件，如果是其他芯片，则include对应的头文件。

P5M0 = 0x00;P5M1 = 0x00

这一行是配置IO口的工作模式

IO口的工作模式：

工作模式	PnM1	PnM0	说明
准双向口	0	0	弱上拉，即可输入也可输出 灌电流可达20mA，拉电流为270~150uA
推挽输出	0	1	强上拉输出。可达20mA，要加限流电阻
高阻输入	1	0	电流既不能流入也不能流出，但可用于测电平
开漏输出	1	1	内部上拉电阻断开。开漏模式既可读外部状态也可对外输出(高电平或低电平)。如要正确读外部状态或需要对外输出高电平，需外加上拉电阻，否则读不到外部状态，也对外输不出高电平。

P53=1

配置IO引脚的电平

当前我们电灯是要控制P5端口的3号引脚，也就是P53这个引脚。理论上只需要设置这个引脚的工作模式即可。

P5M1 &= ~0x08,	P5M0 &= ~0x08; //准双向口
P5M1 &= ~0x08,	P5M0 |=  0x08; //推挽输出
P5M1 |=  0x08,	P5M0 &= ~0x08; //高阻输入
P5M1 |=  0x08,	P5M0 |=  0x08; //开漏输出

• P5表示的是5号端口
• 0x08表示的是3号引脚，对应二进制 0000 1000

引脚编号和值的对应关系

编号	值
0	0x01
1	0x02
2	0x04
3	0x08
4	0x10
5	0x20
6	0x40
7	0x80

如果想配置任意端口的任意引脚的工作模式，可以通过上面的方式类比出来。

寄存器

如果想配置P53的GPIO模式,需要配置两个寄存器,P5M0和P5M1

过程回顾

以点灯为例，我们的开发步骤可以简略的分为以下步骤：

1. 查看原理图，找到控制灯的引脚。
2. 查看芯片手册，对灯的引脚进行工作模式配置，并且控制引脚的高低电平。

其中，第一点是开发板设计范畴，第二点是代码编写范畴，我们此时讨论第二点。

我们可以详细的认为，我们的开发是面向芯片手册进行的，如果换了一个芯片，需要查看新的芯片手册进行开发。

这里有什么含义呢？

• 代码中的 #include 需要切换成对应的芯片头
• 我们要查阅新的芯片手册进行工作模式配置，可能配置的参数和现在有很大的区别。

其实我们面向芯片手册开发也可以称之为面向寄存器开发，通过配置寄存器来完成功能。一个芯片中的寄存器众多，都写在了手册中，我们需要通过手册一一的查看，并且进行功能开发。

我们不妨回过头来看看，即使是STC8H.H这个文件中，也都是配置的寄存器地址，是芯片厂商提供出来的，如果芯片厂商偷懒，不提供这个头文件，那么我就要通过芯片手册，自己来去定义端口功能等等寄存器对应的功能了。

不妨我们还是来点个灯，在没有头文件的情况下：

sfr		P5M1 	= 0xC9;
sfr		P5M0 	= 0xCA;
sfr		P5 		= 0xC8;
sbit	P53		= P5^3;

void Delay1000ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;

	i = 57;
	j = 27;
	k = 112;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

int main() {
	//P5M1 &= ~0x08,	P5M0 &= ~0x08; //准双向口
	P5M1 &= ~0x08,	P5M0 |=  0x08; //推挽输出
	//P5M1 |=  0x08,	P5M0 &= ~0x08; //高阻输入
	//P5M1 |=  0x08,	P5M0 |=  0x08; //开漏输出
	
	while(1) {
		P53 = 1;//开
		Delay1000ms();
		P53 = 0;//关
		Delay1000ms();
	}
}

sfr和sbit和关键字：

• 在 C51 中，sfr 和 sbit 是两个关键字，它们可以用来定义特殊功能寄存器 (SFR) 和位 (Bit)。
• SFR (Special Function Register) 即特殊功能寄存器，是单片机内部特定功能模块所对应的寄存器。例如，端口寄存器、定时器/计数器寄存器、串行口寄存器等。这些寄存器通过 sfr 关键字来定义。
• Bit 是指特定寄存器中的某一位。在 C51 中，可以用 sbit 关键字来定义一个 Bit。
• sfr 和 sbit 可以在程序中用来对单片机的特定功能寄存器和位进行访问和控制，使用起来比直接操作寄存器更加方便和直观。

库函数

库函数是一组已经封装好的程序，提供给开发者调用使用。这些函数通常是由语言的开发者或第三方库编写的，实现了一些通用的功能，如IO、PWM、串口、Timer等，可以让开发者无需重复编写这些功能，而是直接调用库函数即可。这样可以提高开发效率、减少重复代码的编写、降低程序出错的可能性，并且可以让代码更加易于维护和扩展。许多编程语言都有自带的库函数，同时也可以通过引入第三方库来扩展其功能。

面向库函数和面向寄存器开发

1. 简化编程难度：使用库函数可以使编程更加简单，减少编程错误的可能性。
2. 提高可读性：库函数名字通常比寄存器名称更加直观，更容易理解。
3. 节省时间：使用库函数可以节省编程时间，因为库函数已经被编写和测试过，可以直接调用使用，而无需重新编写和测试代码。
4. 更加可移植：使用库函数可以增加代码的可移植性，因为库函数已经被开发和测试过，可以在不同的硬件平台上使用，而无需进行大量的修改。
5. 更加安全：使用库函数可以减少编程错误，例如溢出、死循环等问题，从而使程序更加安全可靠。

当然，在某些情况下，使用寄存器操作可能更加高效，例如在对时间要求比较高的嵌入式系统中，需要最大程度地减少代码运行时间。因此，要根据实际情况来选择使用库函数还是直接寄存器操作。

库函数的使用

使用库函数点灯
1导入库函数。
下载STC8H的库函数：

来到库函数的目录下，拷贝以下文件：

• Config.h
• Type_def.h
• GPIO.h
• GPIO.c

2、新建项目，将拷贝的4个文件放到项目目录中。 新建main.c 将库函数加入到项目中 

添加完成后，我们可以看到，` GPIO.c` 在目录中

3、在main.c进行LED的开关控制

#include "Config.h"
#include "GPIO.h"

void Delay500ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char data i, j, k;

	i = 29;
	j = 14;
	k = 54;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

void GPIO_config(){
	GPIO_InitTypeDef gpioInit;
	gpioInit.Mode = GPIO_OUT_PP;// 推挽
	gpioInit.Pin  = GPIO_Pin_3; // P53
	GPIO_Inilize(GPIO_P5, &gpioInit);
}

void main(){
	// 配置IO模式
	
	// P53 配置准双向 (使用宏函数)
//	P5_MODE_IO_PU(GPIO_Pin_3);
	
	// P53 配置推挽输出模式（使用初始化函数）
	GPIO_config();
	

	while(1){
		P53 = 1;
		Delay500ms();
		
		P53 = 0;
		Delay500ms();
	}
}