【奇葩瑞萨-004】RX系列单片机的GPIO初始化
RX系列单片机的GPIO初始化
- 与IO口相关的寄存器
- 端口（PORT）寄存器
- 端口功能控制（MPC）寄存器
- MPC.PmnFPS的设置过程
- MPC寄存器设置注意事项
- 端口Pmn的初始化
- 不同端口模式下，PORT、MCP寄存器的配置顺序
- 感想：与STM32 GPIO配置的对比
以RX66T单片机和RX130单片机为例。
与IO口相关的寄存器
端口的配置，就是写入端口配置相关寄存器的过程。
就瑞萨RX系列单片机而言，包括PORT寄存器和MPC寄存器。
端口（PORT）寄存器
- PDR：GPIO方向寄存器，读/写型
1：输出
0：输入（默认值）
PORTm.PDR.BITn对应Pmn。
有些端口只内建了输入逻辑门电路，即便将其PDR位设置为1，也是无效的。
不存在的端口只可配置PDR（目的：省电），至于①哪些端口不存在、②PDR该配置成0还是1，就要参考目标单片机的数据手册“Initialization of the Port Direction Register (PDR)”章节。
-
PODR：GPIO输出电平寄存器，读/写型
1：输出H
0：输出L（默认值）
PORTm.PODR.BITn对应Pmn。
有些端口只内建了输入逻辑门电路，即便将其PODR位设置为1，也不能输出。 -
PIDR：端口输入电平寄存器，只读型
1：输入了H
0：输入了L
PORTm.PIDR.BITn对应Pmn。
不论Pmn的PDR位和PMR位如何设置，只要其MPC寄存器没有被配置为模拟模式（0x80），Pmn的瞬时输入电平就总能通过PIDR读出。 -
PMR：端口模式寄存器，读/写型
1：外设模式
0：GPIO模式（默认值）
PORTm.PMR.BITn对应Pmn。 -
ODRy（y = 0, 1）：端口开漏寄存器，读/写型
1：CMOS输出
0：NMOS开漏输出（默认值）
PORTm.ODR0/1.BITx与Pmn的对应关系是
| PORTm.ODR0 | BIT6 | BIT4 | BIT2 | BIT0 |
|---|---|---|---|---|
| Pmn | Pm3 | Pm2 | Pm1 | Pm0 |
| PORTm.ODR1 | BIT6 | BIT4 | BIT2 | BIT0 |
| Pmn | Pm7 | Pm6 | Pm5 | Pm4 |
-
PCR：端口输入上拉寄存器，读/写型
1：有内部上拉
0：无内部上拉（默认值）
PORTm.PCR.BITn对应Pmn。
如果端口设置为外部总线端口（WAIT端口除外）、通用输出口，外设输出口，那么PCR的设置是无效的。
不存在端口不可配置PCR位，必须保留默认值0。 -
暂时不表：DSCR，DSCR2：端口驱动能力寄存器
端口功能控制（MPC）寄存器
-
PWPR：MPC写保护寄存器，读/写型
BIT7：PFSWE写保护位 0：可写入 1：不可写入
BIT6：FPS写保护位 0：可写入 1：不可写入
其它：保留位，必须保留默认值0。 -
FPS：端口功能寄存器，读/写型
BIT7：ASEL，模拟功能选择位
BIT6：ISEL，EXTI功能选择位
BIT5~0：PSEL，外设功能选择位
MPC.PmnFPS对应Pmn。
不同Pmn的上述BIT支持情况不同，应参考目标单片机的数据手册“Multi-Function Pin Controller (MPC)–Register Descriptions”章节。不支持的BIT位不可设定，必须保留默认值0。 -
暂时不表：PFCSE
-
暂时不表：PFCSS0
-
暂时不表：PFAOE0、PFAOE1
-
暂时不表：PFBCR0、PFBCR1、PFBCR2、PFBCR4
MPC.PmnFPS的设置过程
- 复位PMR位
- 设定外设端口的输入/输出方向
- 关闭FPS写保护
- 整体写入PmnFPS
- 打开FPS写保护
- 根据需要，置位PMR位
MPC寄存器设置注意事项
- 设置PmnFPS前，必须确保Pmn的PMR为0；否则，会有不可预料的信号在Pmn输入或输出。
- PmnFPS的设定值必须参照芯片手册。如果写入值超出手册的范围，则不能保证写入操作的正确性。
- 不能把同一个外设功能分配给多个引脚。比如一个UART只能有1个TX通道，不能有多个TX通道。
- 凡是模拟模式端口，要先设置为普通输入（先令PORTm.PMR.BITn=0，后令PORTm.PDR.BITn=0），再令PmnFPS的ASEL位为1（MPC.PmnFPS=0x80），以避免精度下降。
- PMR、PDR、PmnFPS的组合是有限的，如下：
| 状态 | PMR | PDR | FPS.ASEL | FPS.ISEL | FPS.PSEL | 注意 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 复位后 | 0 | 0 | 0 | 0 | 000000b | 复位后端口是普通输入口 |
| 普通输入 | 0 | 0 | 0 | 0/1 | x | |
| 普通输出 | 0 | 1 | 0 | 0 | x | |
| 外设功能 | 1 | x | 0 | 0/1 | 外设功能 | |
| 中断输入 | 1 | 0 | 0 | 1 | x | |
| 不可屏蔽中断 | x | x | x | x | x | |
| 模拟模式 | 0 | 0 | 1 | x | x | |
| 触摸 | 1 | 0 | 0 | 0 | 11001b | 可当作一种外设功能 |
| EXTAL/XTAL | 0 | 0 | x | x | x |
注：x表示不需要设定，推荐保留0。
端口Pmn的初始化
参考意法半导体STM8S单片机的标准库函数来设计，端口初始化函数提供3个参数
分别是目标端口编号，端口模式，端口MPC设置
void GPIO_Init(gpio_pin_t pin, gpio_mode_t mode, uint8_t mpc_config);
//pin: 想要设定的端口序号Pmn
//mode: 要设定的端口模式
//mpc_config：要设定的PmnFPS
注意：PmnFPS需要在MPC解锁时才可写入
不同端口模式下，PORT、MCP寄存器的配置顺序
- 设置为复位后的状态
| 寄存器 | PMR | PODR | PDR | PCR | PmnPFS | PMR |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 设定值 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0x00 | - |
- 设置为浮空输入&无中断
| 寄存器 | PMR | PODR | PDR | PCR | PmnPFS | PMR |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 设定值 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0x00 | - |
- 设置为上拉输入&无中断
| 寄存器 | PMR | PODR | PDR | PCR | PmnPFS | PMR |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 设定值 | 0 | 0 | 0 | 1 | 0x00 | - |
- 设置为普通输出H
| 寄存器 | PMR | PODR | PDR | PCR | PmnPFS | PMR |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 设定值 | 0 | 1 | 1 | 0 | 0x00 | - |
- 设置为普通输出L
| 寄存器 | PMR | PODR | PDR | PCR | PmnPFS | PMR |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 设定值 | 0 | 0 | 1 | 0 | 0x00 | - |
- 设置为外设功能
| 寄存器 | PMR | PODR | PDR | PCR | PmnPFS | PMR |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 设定值 | 0 | 0 | 0 | 0 | 查表 | 1 |
- 设置为模拟模式
| 寄存器 | PMR | PODR | PDR | PCR | PmnPFS | PMR |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 设定值 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0x80 | - |
※1："-"表示跳过
※2：应按照表格中从左到右的顺序设置寄存器
感想：与STM32 GPIO配置的对比
- 比照STM32，RX的PMR设置，相当于32上设置AFIO。
- RX比STM32的端口设置多了MPC，即“IO挂靠在哪个外设上”的设置。
- 在RX上，当某端口作为UART-TX功能时，在发送空闲时，似乎要设置它为普通输出H，才能保证空闲时TX线路维持高电平（很离谱？）