004-TMS320F28335 DSP外设详解：GPIO的配置与应用

        在嵌入式开发领域，TMS320F28335（简称28335）作为一款高性能DSP，被广泛应用于电机控制、数字电源和工业自动化等领域。GPIO（通用输入输出）作为最基本的外设模块，提供了灵活的输入输出功能，是初学者入门的理想起点。本文将深入讲解GPIO的功能、配置方法及应用实例，助力开发者快速上手。

一、GPIO功能概述

GPIO是通用输入输出接口的简称，它提供了最基本也是最灵活的输入输出功能。28335拥有丰富的GPIO资源，可满足多种应用场景的需求。

（一）功能特点

• 多功能引脚 ：28335的GPIO引脚具有多种复用功能，除了基本的数字输入输出，还可配置为外设功能引脚，如PWM输出、ADC输入等。

• 灵活配置 ：每个GPIO引脚的方向（输入或输出）均可通过软件独立配置，开发者可根据实际需求灵活设定。

• 中断功能 ：部分GPIO引脚可配置为中断输入，实现外部事件的快速响应。

二、GPIO寄存器配置

GPIO的配置主要通过以下几个关键寄存器来完成。

（一）寄存器介绍

• GPxMUX 寄存器（功能选择寄存器）

  • 作用：用于选择GPIO引脚的工作模式，即通用数字I/O模式或其他外设功能模式。

  • 配置方法：将GPxMUX寄存器的相应位设置为0，表示将引脚配置为通用数字I/O模式；设置为1，则表示配置为特殊外设功能模式。

• GPxDIR 寄存器（方向控制寄存器）

  • 作用：用于设置GPIO引脚的方向，即输入或输出模式。

  • 配置方法：将GPxDIR寄存器的相应位设置为0，表示将引脚配置为输入模式；设置为1，则表示配置为输出模式。

• GPxDAT 寄存器（数据寄存器）

  • 作用：用于读取或设置GPIO引脚的电平状态。在输出模式下，向该寄存器写入数据可改变引脚输出电平；在输入模式下，读取该寄存器可获取引脚的当前电平。

• GPxSET、GPxCLEAR 和 GPxTOGGLE 寄存器

  • 作用：提供更高效的操作方式来控制GPIO引脚的电平状态。GPxSET 寄存器用于将引脚电平置为高电平，GPxCLEAR 寄存器用于将引脚电平清零，GPxTOGGLE 寄存器则用于翻转引脚的电平状态。

  • 配置方法：向这些寄存器的相应位写入1即可触发对应的操作，写入0无效。

• GPxQUAL 和 GPxQSELx 寄存器（输入信号量化寄存器）

  • 作用：用于对输入信号进行量化采样，以消除数字量I/O引脚的噪声干扰，提高输入信号的稳定性。

  • 配置方法：通过设置GPxCTRL寄存器和GPxQSELx寄存器来确定采样周期和量化条件。

三、GPIO应用实例

（一）点亮 LED

点亮LED是嵌入式开发中最基本的操作，通过配置GPIO引脚为输出模式，控制LED的亮灭。

1. 硬件连接

将LED的正极通过电阻连接到GPIO引脚（如GPIO0），负极连接到地。

2. 代码实现

#include "DSP28x_Project.h"

void GPIO_Init(void);

int main(void)
{
    // 系统初始化
    InitSysCtrl();

    // GPIO初始化
    GPIO_Init();

    // 主循环
    while(1)
    {
        // 读取按键状态
        if(GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO1 == 0) // 检测到按键按下
        {
            GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO0 = 1; // 点亮LED
            for(int i = 0; i < 100000; i++); // 延时消抖
            while(GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO1 == 0); // 等待按键释放
            GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO0 = 1; // 熄灭LED
        }
    }
}

void GPIO_Init(void)
{
    // 配置GPIO引脚为GPIO模式
    GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO0 = 0; // GPIO0配置为GPIO模式
    GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO1 = 0; // GPIO1配置为GPIO模式

    // 配置GPIO引脚方向
    GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO0 = 1; // GPIO0设置为输出模式
    GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO1 = 0; // GPIO1设置为输入模式

    // 初始化GPIO引脚状态
    GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO0 = 1; // GPIO0初始状态为低电平
}

在上述代码中，我们通过配置GPAMUX1寄存器将GPIO0设置为通用数字I/O模式，然后通过GPADIR寄存器将其设置为输出模式。在主循环中，我们使用GPASET和GPACLEAR寄存器来控制GPIO0的电平状态，从而实现LED的闪烁。

（二）读取按键输入

读取按键输入是GPIO的另一项常见应用，通过配置GPIO引脚为输入模式，检测按键的按下状态。

1. 硬件连接

将按键的一端连接到GPIO引脚（如GPIO1），另一端连接到地。需要在开发板上配置上拉电阻，使引脚在按键未按下时保持高电平。

2. 代码实现

#include "DSP28x_Project.h"

void GPIO_Init(void);

int main(void)
{
    // 系统初始化
    InitSysCtrl();

    // GPIO初始化
    GPIO_Init();

    // 主循环
    while(1)
    {
        // 读取按键状态
        if(GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO1 == 0) // 检测到按键按下
        {
            GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO0 = 1; // 点亮LED
            for(int i = 0; i < 100000; i++); // 延时消抖
            while(GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO1 == 0); // 等待按键释放
            GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO0 = 1; // 熄灭LED
        }
    }
}

void GPIO_Init(void)
{
    // 配置GPIO引脚为GPIO模式
    GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO0 = 0; // GPIO0配置为GPIO模式
    GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO1 = 0; // GPIO1配置为GPIO模式

    // 配置GPIO引脚方向
    GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO0 = 1; // GPIO0设置为输出模式
    GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO1 = 0; // GPIO1设置为输入模式

    // 初始化GPIO引脚状态
    GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO0 = 1; // GPIO0初始状态为低电平
}

        在上述代码中，我们通过配置GPAMUX1寄存器将GPIO0和GPIO1设置为通用数字I/O模式，然后通过GPADIR寄存器将GPIO0设置为输出模式，GPIO1设置为输入模式。在主循环中，我们读取GPIO1的电平状态来检测按键是否按下，并根据按键状态控制GPIO0的电平，从而实现LED的点亮和熄灭。

四、总结

        GPIO作为28335中最基础且常用的外设，提供了灵活的输入输出功能。通过合理配置其寄存器，可实现丰富的应用场景，如LED控制、按键检测等。掌握GPIO的使用，为后续开发更复杂的外设应用奠定了坚实基础。希望本文能帮助你更好地理解和运用28335的GPIO外设。