K60 - GPIO头文件分析(8)

)

132. /* PTE */

133. #define GPIOE_PDOR GPIO_PDOR_REG(PTE_BASE_PTR

)

134. #define GPIOE_PSOR GPIO_PSOR_REG(PTE_BASE_PTR

)

135. #define GPIOE_PCOR GPIO_PCOR_REG(PTE_BASE_PTR

)

136. #define GPIOE_PTOR GPIO_PTOR_REG(PTE_BASE_PTR

)

137. #define GPIOE_PDIR GPIO_PDIR_REG(PTE_BASE_PTR

)

138. #define GPIOE_PDDR GPIO_PDDR_REG(PTE_BASE_PTR

) 139. 140. /** 141. * @}

142. */ /* end of group GPIO_Register_Accessor_Macros */ 143. 144. 145. /** 146. * @}

147. */ /* end of group GPIO_Peripheral */

上述代码是K60芯片的GPIO模块相关头文件定义，这里结合硬件手册 K60P100M100SF2RM 对该部分代码进行简要分析。

软件结构分析：

1、“struct GPIO_MemMap { }”：GPIO模块内存映射结构体，该结构体定义了一系列“GPIO端口控制寄存器”的名称，利用结构体本身的“平坦特性”与GPIO模块中实际寄存器的相对地址一一对应，实现结构体内部变量操作对物理地址操作的映射（这里只实现了相对映射，完全映射需要有绝对地址，下面会看到），各寄存器含义可结合注释以及

K60P100M100SF2RM 文件54.2 Memory map and register definition章节。可以看到，在最左一列是各个端口寄存器的物理地址，而且每个端口组的物理首地址跟随后定义的PTx_BASE_PTR宏是一致的。这样就可以利用该结构体进行强制类型转换，把一段连续的内存空间当作某一个结构体来操作，该结构体就相当于一个“模子”，只是对内存空间换了个“视角”而已。

2、“#define GPIO_PDOR_REG(base) ((base)->PDOR)”：GPIO模块内部控制寄存器变量宏定义，该宏定义接收结构体指针，返回寄存器变量

3、“#define GPIO_PDOR_PDO_MASK 0xFFFFFFFFu”：GPIO模块寄存器内部位域屏蔽码，根据硬件操作手册对端口各个寄存器的各个位域进行定义，详见

K60P100M100SF2RM 文件54.2.1 Port Data Output Register(GPIOx_PDOR)章节。在“GPIO_PDOR_PDO_MASK”中，“GPIO”表示端口类型，“PDOR”表示某个具体寄存器名称，“PDO”表示特定寄存器内部的位域名称，可以在文档中搜索“PDO”看它出现的具体位置，就能明白了，这里的位域于其他文档中定义的位域没有区别，只不过这里的位域都是以32位为一组的，只是看起来有点特殊而已。

4、“#define PTA_BASE_PTR ((GPIO_MemMapPtr)0x400FF000u)”：定义GPIO模块A端口的寄存器组基地址0x400FF000u，该CPU中对各个寄存器的配置本质上是对内存映射地址的配置。上面讲到逻辑操作对物理地址的映射问题时，只能实现相对映射，这里的绝对地址定义就是为实现地址绝对映射。GPIO_MemMapPtrr是GPIO寄存器组的强制类型转换，与结构体“structGPIO_MemMap { }”共同作用，表示基地址和偏移地址，这样就能通过结构体变量来操控该寄存器组中的任意硬件寄存器，对于其他GPIO定义也是类似。

5、“#define GPIOA_PDOR GPIO_PDOR_REG(PTA_BASE_PTR)”：各个GPIO端口的内部寄存器变量定义，便于后期使用，与硬件手册相关。

硬件特性分析：

1、关于各个寄存器的功能，可参见绿色注释和硬件手册。K60的GPIO模块与内核之间通过“零等待状态接口”来发挥引脚的最大性能，可以任意数据大小来操作GPIO寄存器。GPIOx_PDOR寄存器内容与引脚状态直接相关，如果想改变引脚状态可以给该寄存器赋值，但是K60的特殊之处在于并非直接操作该寄存器（它只是一个数据存放的场所而已），而是提供了“设置”、“清除”和“取反”三个寄存器，用来改变GPIOx_PDOR状态，这就是“零等

待”的实现关键。通常情况下，设置寄存器位就要用到“位或”指令，清除寄存器位就要用到“位与”指令，该类指令的操作执行就需要消耗cpu时间（取数，位与，赋值），为了最大程度降低“操作延时”，直接通过“入口寄存器”操作数据（赋值），提高性能。

2、GPIO端口的数据操作也是受时钟时序影响的，从微观角度讲，作为输入口时当外部引脚电平变化并不会“瞬间”影响到GPIO输入寄存器的数值，只有当GPIO模块时钟边沿到来时，该状态改变才能体现到寄存器中。虽然这个时间非常短暂，但是并不能忽视它的存在，对于输出口也是如此。

3、关于GPIO操作还有很多选项需要配置，例如“端口上拉”、“滤波使能”、“滤波时钟”、“中断设置”、“端口复用”和“输出强度”等等，就需要设置SIM模块、中断模块、PORT模块等，共同实现GPIO的复杂功能。

4、如果GPIO配置成输入，则必须要打开PORT模块和中断模块中的相关信息；如果不需要输入功能，可以关闭这两个模块中的GPIO相关设置信息，达到节能的目的。如果GPIO配置成输出，则PORT模块和中断模块中的相关信息不需要打开，就可以配置引脚状态。