【复旦微FM33 MCU 外设开发指南】外设篇1——GPIO

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前言

本系列基于复旦微FM33系列单片机的DataSheet编写，旨在提供一些开发指南。
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本文章最后更新日期：2024/08/25

GPIO工作时钟

对GPIO的寄存器操作前，必须通过 RCC->PCLKCR1 寄存器的配置使能时钟，否则无法写入寄存器。

GPIO工作模式

GPIO的工作模式通过GPIOx->FCR寄存器配置。
GPIOx->FCR 寄存器每2Bit对应一个GPIO的工作模式，即每个GPIO可以从4种工作模式中选择。

1. GPIO输入

要将GPIO配置为“GPIO输入”功能，需要把对应引脚的 GPIOx->FCR 寄存器相应位配置为00，并且要将 GPIOx->INEN 的对应位配置为1。
（ GPIOx->FCR 寄存器中，每个GPIO对应位的默认值为00，但上电后引脚默认为输入功能是不合适的，因此需要有一个额外的寄存器来控制输入功能的开启）

在该工作模式下，引脚的电平状态由外部决定，可以通过GPIOx->DIN寄存器读取当前引脚的电平状态。
这里指的电平状态是有施密特特性的，即有两个电压比较阈值，引脚高于较高的比较阈值则认为是高电平，低于较低的阈值则认为是低电平，在两个比较阈值之间，则保持原来的状态。

2. GPIO输出

要将GPIO配置为“GPIO输出”功能，需要把对应引脚的 GPIOx->FCR 寄存器相应位配置为01。
在该工作模式下，引脚的电平由MCU决定，有三个相关的寄存器可以改变引脚电平状态：
（1） GPIOx->DSET 当相应位为1时，该引脚输出高电平
（2） GPIOx->DRST 当相应位为1时，该引脚输出低电平
（3） GPIOx->DO 当相应位为1时，该引脚输出高电平；当相应位为0时，该引脚输出低电平

为什么要设置三组寄存器，DataSheet上给出了解释：

3. 数字功能

要将GPIO配置为“GPIO输出”功能，需要把对应引脚的 GPIOx->FCR 寄存器相应位配置为10。

在使用数字功能时，要注意有的引脚需要配置 GPIOx->DFS 寄存器。这是因为：
（1）一些引脚的复用功能可以通过GPIO功能来区分：例如PD2引脚同时作为ADC和UART的引脚，其中ADC为模拟外设，UART为数字外设，当使用ADC的时候将引脚配置为模拟功能，当使用UART的时候将引脚配置为数字功能。
（2）一些引脚的复用功能无法通过GPIO功能来区分：例如PB3引脚同时作为ATIM（高级定时器）和UART的引脚，ATIM和UART都为数字外设，在作为ATIM和UART使用时，都需要将引脚配置为数字功能；当使用ATIM时，要将DFS寄存器的对应位配置为1，但使用UART时，要将DFS寄存器的对应位配置为0。

4. 模拟功能

要将GPIO配置为“模拟功能”功能，需要把对应引脚的 GPIOx->FCR 寄存器相应位配置为11。
比如要使用ADC或者运算放大器（OPA），就需要将GPIO配置为模拟功能。

上拉和开漏

GPIO的上拉使能通过 GPIOx->PUEN 来控制、GPIO的开漏使能通过 GPIOx->ODEN 来控制。
芯片内部的上拉驱动能力很弱，用于将引脚在悬空状态下钳位在高电平。

GPIO外部中断

FM33LC0最多可以产生16个外部中断，每个外部中断都对应着引脚号，如下图所示：

以EXTI[0]为例，只能从PA0-PA3之间选择一个引脚作为EXTI[0]的中断触发源。

1. 选择中断触发引脚

中断触发源对应的引脚选择要通过 GPIO->EXTISEL 寄存器配置

2. 选择中断触发边沿

外部中断触发边沿要通过 GPIO->EXTIEDS 寄存器配置，可以选择上升沿触发/下降沿触发/双沿触发。
外部中断默认是关闭的，即相应的边缘触发选择为disable。

3. 使能外部中断数字滤波

外部中断数字滤波的使能要通过 GPIO->EXTIDF 寄存器配置。

外部中断是直接根据引脚的电平状态变化来触发的，因此当外部存在干扰时，很有可能导致外部中断的错误触发。
这种情况下，可以使能外部中断的数字滤波功能，可以降低该情况出现的概率。
（但也很容易受干扰，因此要谨慎使用外部中断；更建议定时读取引脚电平的方式来判断电平的变化，这样软件可以加滤波）

使能数字滤波后，当连续三个时钟周期（可以选择APBCLK或LSCLK）都采集到相同的电平时，才认为是合法的电平输入。

4. 外部中断服务函数

当产生外部中断事件时，如果全局中断、外部中断未被关闭，则会进入对应的中断服务函数中。

进入中断服务函数后，必须要读取 GPIO->EXTIISR 寄存器，判断是哪个外部中断导致的GPIO中断。

时钟输出引脚FOUT

FM33LC0的PB12和PD11是时钟输出引脚（FOUT）。时钟输出引脚可以帮我们检查时钟频率、排查MCU问题等。
要使用FOUT输出，需要配置 GPIO->FOUTSEL 寄存器。如图所示，可以输出16种时钟。

寄存器

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