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2021年03月23日 | 飞思卡尔16位单片机（三）——GPIO输出功能测试

2021-03-23 来源：eefocus

一、GPIO介绍

GPIO是单片机最常用的功能，XEP100单片机的并行I/O的资源很丰富，XEP100的IO有PORTA、PORTB、PORTH、PORTJ、PORTM、PORTP、PORTS、PORTT、PORTK和PORTE共10组IO。这些I/O口除了具有通用I/O功能外，还分别具有专用I/O的功能。可以根据需要进行设置，专用I/O功能启用后，通用I/O功能自动关闭。

在使用单片机的并行I/O时要进行一些设置，主要的设置如下所示：

1功能设置

每个I/O子系统都有一个功能设置寄存器，其中的几个位用于部分或者全部引脚的功能设定，设定为专用功能后，方向设置功能可能自然禁止，但上拉、下拉及降功率驱动功能一般仍然有效，具体取决于I/O子系统的要求。通常复位后，各引脚默认为通用I/O输入功能，具体取决于MCU的工作模式。

2方向设置

当引脚设定为通用I/O后，通过方向寄存器指定引脚的输入/输出，一般复位后默认为输入。设定为输出后，上拉、下拉功能禁止，但降功率驱动功能允许，而设定为输入后，降功率驱动功能禁止，而上拉、下拉功能允许。

3上拉/下拉

输入引脚一般可以设定是否激活上拉/下拉功能，激活后可以保证浮空引脚的输入值固定，对于非浮空引脚有时可以提高响应速度，增强抗干扰能力。

4驱动能力

输出引脚可以选择是否降低驱动功率，如果激活可以使驱动能力降低至约50%，这样可以减小对其他部分的射频辐射干扰，同时降低功率消耗，但可能少量延长过渡时间、降低响应速度，因此必须根据引脚的外部负载情况确定是否采用。

二、蜂鸣器测试

蜂鸣器分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器两种。有源蜂鸣器中自带震荡电路，而无源蜂鸣器中没有。普通电磁式的有源蜂鸣器由振荡器、电磁线圈、磁铁、振动膜片和外壳等组成，振动膜在电磁线圈和磁铁的相互作用下周期性的振动发声。而无源蜂鸣器中没有振荡器，必须由外部信号来提供震荡。本开发平台上配备的是有源蜂鸣器，只要接通电源，蜂鸣器就可以发声。

在本实验中，蜂鸣器驱动电路的原理图如下图所示：

驱动电路采用三极管对蜂鸣器进行驱动，当BUZZ输入高电平时，三极管导通，蜂鸣器响；当BUZZ输入低电平时，三极管不导通，蜂鸣器不响。

单片机对蜂鸣器的控制引脚为

PORTK5——BUZZ

采用下面的代码对蜂鸣器进行测试，其中INIT_BUZZ();为蜂鸣器的初始化代码，它将蜂鸣器的控制IO设置为输出。

void main(void) {

DisableInterrupts; //禁止中断

INIT_BUZZ();

EnableInterrupts; //允许中断

LEDCPU = 0;

for(;;)

{

BUZZ = BUZZ_ON; //蜂鸣器响

delay();

BUZZ = BUZZ_OFF; //蜂鸣器不响

delay();

}

这个实验的代码，可以从本文的资源中下载。

将这个实验的代码烧写到单片机中，并运行，则蜂鸣器会滴滴的响。

三、发光二极管测试

发光二极管是半导体二极管的一种，可以把电能转化成光能，常简写为LED。发光二极管与普通二极管一样是由一个PN结组成，也具有单向导电性。当给发光二极管加上正向电压时就会发光，光的强弱与工作电流成正比。一般情况下，LED的正向工作电流在10mA左右，如果电流过大就会烧坏LED，因此使用时必须串联限流电阻以控制通过二极管的电流。限流电阻R可用下式计算：

R=（U－UD）/ID

式中U为电源电压，UD为LED的正向压降，ID为LED的一般工作电流。

普通发光二极管的正向饱和压降为1.6Ｖ～2.1Ｖ，正向工作电流为5～20mA。发光二极管的特点是：工作电压很低（有的仅一点几伏）；工作电流很小（有的仅零点几毫安即可发光）；抗冲击和抗震性能好，可靠性高，寿命长；通过调制通过的电流强弱可以方便地调制发光的强弱。由于有这些特点，发光二极管在一些光电控制设备中用作光源，并广泛应用于各种电子电路、家电、仪表等设备中，做电源或电平指示。

在单片机的应用中，一般一个比较初级的入门实验就是流水灯实验。这个实验我们就来运行一个流水灯程序，实验对应的硬件电路如下图所示。

上图中，PB0~PB7可以接5V或者悬空，也可以接地。以PB0为例，当PB0接5V或者悬空时，没有电流通过，LED灯的状态是熄灭的；当PB0接地时，两端压差是5V，所以LED灯被点亮。在数字电路中，接+5V为电平“1”，接地为“0”。通常“1”为高电平，“0”为低电平。

所以在设计中，将LED连接到单片机的I/O口，此时我们只需要控制单片机的I/0口为“1”或者为“0”就可以控制LED灯的亮灭了。

8个LED与单片机引脚的对应关系如下

PORTB0——LED1

PORTB1——LED2

PORTB2——LED3

PORTB3——LED4

PORTB4——LED5

PORTB5——LED6

PORTB6——LED7

PORTB7——LED8

实验的主要代码如下所示

void main(void) {

DisableInterrupts;

LED_dir=0xff; //设置为输出

LED=~data; //点亮LED1

EnableInterrupts;

for(;;)

{

delay();

data=data<<1; //左移一位

if(data==0)

data=0x01;

LED = ~data;

}

在这段代码中data为LED控制的码值，将它取反后赋值给PORTB，就可以对LED进行控制，修改data的值，可以改变LED的点亮情况。

将上述代码烧写到单片机中，并运行，则发光二极管以流水灯方式闪烁。

飞思卡尔 16位单片机 GPIO 输出功能测试

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