本文介紹了學(xué)習(xí)微控制器外圍功能的六部分系列中的第一部分，該系列是 GPIO（通用輸入/輸出）。它討論了重要的外圍設(shè)備，即 GPIO，以及使用 GR-SAKURA 和編程提示對 GPIO 進(jìn)行編程，以防止“顫動”或由開關(guān)移動引起的某種程度的快速振動。

CPU 和內(nèi)存是大腦。外圍設(shè)備是 Brawn。

MCU（微控制器）廣泛用于控制所有類型的電子設(shè)備。正如我們在之前的“微控制器簡介”系列中所解釋的那樣，MCU 由 CPU（中央處理單元）、存儲器和實(shí)現(xiàn)各種外設(shè)支持功能的附加電路組成（見圖 1）。CPU通過讀取程序和以下指令進(jìn)行操作：讀取數(shù)據(jù)、進(jìn)行計算和比較、根據(jù)比較結(jié)果生成其他操作等指令。內(nèi)存的作用不僅是存儲數(shù)據(jù)，還包括程序本身。

重要外設(shè)：GPIO 端口

GPIO（通用輸入/輸出）端口處理傳入和傳出的數(shù)字信號。作為輸入端口，它可用于將從開關(guān)接收到的 ON/OFF 信號或從傳感器接收到的數(shù)字讀數(shù)與 CPU 進(jìn)行通信。作為輸出口，它可以根據(jù)CPU指令和計算結(jié)果驅(qū)動外部操作——例如，根據(jù)計算結(jié)果驅(qū)動LED顯示屏，或者輸出驅(qū)動信號給電機(jī)。

GPIO 被稱為“通用”，因為每個引腳都可以自由設(shè)置為用作輸入或輸出。在早期的 MCU 中，每個端口要么專門輸入，要么專門輸出。然而，GPIO 是靈活的。如果它有 8 個引腳，您可以將它們設(shè)置為最適合您的需要：4 輸入 4 輸出，或 7 輸入 1 輸出，或任何其他組合。

請注意，當(dāng)程序讀取、寫入和操作數(shù)字值（0 和 1）時，外部設(shè)備通常使用信號電平：低電壓和高電壓。GPIO 處理兩個方向的必要轉(zhuǎn)換。讓我們看看 RX63N 的 GPIO 使用的基本寄存器 (*1)（見圖 2）。

使用 GR-SAKURA 對 GPIO 進(jìn)行編程

為了獲得 GPIO 端口如何工作的一些實(shí)踐知識，讓我們編寫一個程序，通過點(diǎn)亮 LED 來響應(yīng)按下開關(guān)。我們將使用 Sakura 的“數(shù)字 I/O”庫來方便我們的編程。

圖 3 顯示了根據(jù)開關(guān)值打開和關(guān)閉指定 LED（LED 0）的程序代碼，其中 GPIO 端口用于獲取開關(guān)設(shè)置和發(fā)送 LED 開/關(guān)信號。該程序以調(diào)用 pinMode 函數(shù) (1) 的設(shè)置函數(shù)開始，該函數(shù)將連接到開關(guān)的引腳設(shè)置為輸入模式，將連接到 LED 的引腳設(shè)置為輸出模式。我們在這里使用設(shè)置函數(shù)，因為引腳模式設(shè)置必須只進(jìn)行一次。

編程提示：防止“喋喋不休”引起的問題

開關(guān)通過完成（閉合）或阻斷（打開）電路來工作：當(dāng)開關(guān)閉合時電流流動，而當(dāng)它打開時不流動。然而，由于開關(guān)是機(jī)械裝置，因此不能依靠它以瞬時和干凈的方式改變電路狀態(tài)。相反，開關(guān)的移動總是會產(chǎn)生某種程度的快速振動，這會導(dǎo)致短暫的中間“顫動”階段，在該階段電路在穩(wěn)定到正確狀態(tài)之前快速循環(huán)打開和關(guān)閉。您可能想嘗試運(yùn)行以下程序（圖 4）以更好地了解實(shí)際中的喋喋不休。

所需的操作是使 LED 在按下和松開開關(guān)時平穩(wěn)地亮起和熄滅。但這會一直發(fā)生嗎？如果在抖動過程中讀取開關(guān)信號，結(jié)果是不可預(yù)測的。這就是我們在圖 3 所示的程序中引入“顫動”延遲的原因。

編輯：hfy