PXA27x GPIO Controller

• 概述：

       PXA27x提供121个GPIO口。每个GPIO口都可编程为输出、输入或特定用途的双向口。作为input使用时，GPIO口可作为中断源。复位时所有GPIO口缺省配置为输入口。为使功耗最小，应将所有不用的GPIO配置为output。

       GPIO<120:0>，其中GPIO<120:119>只有PXA271、PXA272、PXA273支持。

       一部分GPIO口具有唤醒功能，可以将处理器从睡眠和深度睡眠模式唤醒。PXA27x被唤醒或复位时（硬件复位、上电复位、GPIO复位、watch dog复位、睡眠或深度睡眠），GPIO输入通道（input path）是关闭的，直到读禁止信号（PSSR[RDH]，read disable hold）位被清零。PSSR[RDH]位应在用户完成对GPIO的配置和初始化后清零，否则出现未知结果。

 

• 特性：

       大部分外围引脚兼作GPIO用。以下是GPIO的一些共性：

Ø     用作input，GPIO可被采样，也可以编程为上升或下降沿触发的中断源；

Ø     用作output，GPIO可以被独个清零或置位；

Ø     每个GPIO都可编程为其他用途（alternate functions）。

 

• 操作：

一、用作专用GPIO（Application-Specific GPIO）

       使用GPIO Pin Direction寄存器GPDR0/1/2/3设置GPIO口为input/output。

       对于配置为output的GPIO口，写相应的GPIO Pin Output Set寄存器GPSR0/1/2/3可以设置引脚为高电平；写GPIO Pin Output Clear寄存器GPCR0/1/2/3将引脚置低。（配置为input的GPIO口也可以对其GPSRx和GPCRx进行写操作，不过写入的状态要等到其配置为output口后才有效。）

       读GPIO Pin Level寄存器GPLR0/1/2/3可返回GPIO口的状态（包括设置为output的口）。

       若要检测GPIO口的上升沿或下降沿，可使用GPIO Rising-Egde Detect Enable寄存器GRER0/1/2/3和GPIO Falling-Edge Detect Enable寄存器GFER0/1/2/3。还可使用GPIO Edge Detect Status寄存器GEDR0/1/2/3来读取边沿检测状态。

       唤醒功能：GPIO<116>, GPIO<113>, GPIO<102:93>, GPIO<91:90>, GPIO<83>, GPIO<53>,GPIO<40:34>, GPIO<31>, GPIO<17:9>, GPIO<4:3>, and GPIO<1:0>可将处理器从睡眠和standby模式唤醒；特别的，GPIO<3> 和GPIO<1:0>还可将处理器从深度睡眠模式唤醒。

 

二、用于其他用途（Alternate Fuction）

       片上串行控制器和LCD控制器等往往需要额外的引脚，这时就需要占用GPIO口用于这些用途（事实上，PXA27x很多片上控制器如LCD、AC97、I2C、RTC和中断控制器等都需要占用GPIO口，具体可见Manual P45页PXA27x处理器模块框图）。不过，还必须通过GPDR来正确设置GPIO口的方向（GPDR在定义GPIO的alternate function时，既起到功能选择作用，又起到引脚的信号传递方向的控制作用，不过对于特殊功能的双向GPIO除外，见后文说明）。

       可这样使用的GPIO最多可有三种输入功能和三种输出功能供选择配置。一旦一个GPIO口用于alternate function，就不能同时作为普通的GPIO口使用了。要使用某一功能的GPIO信号，首先要将GPIO口配置为相应的功能，然后使能相应的处理单元如LCD控制器。同样，要先禁止相应处理单元，再改变GPIO的控制寄存器。

       详细列表和说明可见PXA27x Processor Family Developer’s Manual。

       注意表中有一类特殊功能的双向GPIO，其用阴影标识，这种GPIO口的信号传输方向不是由GPIO方向寄存器来决定的，而是取决于相应的处理单元控制器的配置。亦即：此时GPIO方向寄存器仅仅起到选择是alternate function(In)还是(Out)列表中的功能的作用，而对alternate function的引脚数据传输方向没有影响。因此，在配置这类GPIO的alternate function时，首先要配置GAFR和GPDR，以确定使用的是in还是out中的哪一种确切的特定功能（即作何引脚使用），然后还要配置相应的处理单元控制器来设置该GPIO的信号传输方向。可以参见该Manual的举例说明以及General-Purpose I/O Block Diagram。

       另外，从表中注解5可以看到，一部分GPIO是保留用作特定用途的，如GPIO<8:5>被保留用于PWR_CAP<0>，这类GPIO虽然在硬件上是GPIO的结构，并且占据GPIO的地址空间，不过已经被PXA27X配置为特殊用途，因此用户已经无法像使用其他GPIO口一样使用它们了，因此不是真正意义上的可用的GPIO口；相应的，其对应的控制寄存器的位也是保留的。

       GPDR方向位的例外情况：GPIO<29>和GPIO<87>。

       对alternate function的GPIO口的编程设置实例见Manual。

 

• 寄存器描述：

       GPIO控制模块共有36个32-bit寄存器，寄存器的每一位对应一个GPIO，这样每种控制功能需要4个32位寄存器；因而36个寄存器分为9套，每套由标号x=0－3区分。

       标号x为0的配置GPIO<31:0>，1的配置GPIO<63:32>，2的配置GPIO<95:64>，3的配置GPIO<120:96>。

Ø         GPLRx，监控引脚状态（GPIO Pin Level Register）。为只读寄存器，返回相应GPIO口的当前电平（高或低）。不管GPIO是作input还是output测试结果都有效。

Ø         GPSRx，GPCRx，控制输出引脚状态（GPIO Pin-Output Set/Clear Register）。GPIO配置为input时无效；GPIO作output时，对GPSR/GPCR写1有效，将引脚置高/低，写0无效。

Ø         GPDRx，控制引脚方向（GPIO Pin Drection Regisger），0为input，1为output。

Ø         GRERx，GFERx，使能检测上升沿或下降沿（GPIO Rising/Falling Edge Detection Enable Register）。写1使能相应GPIO的边沿检测功能；写0禁止边沿检测功能。如果检测到匹配的边沿跳变，就把相应GPIO的GEDR寄存器位置1，这个状态位可以被中断控制器用来触发中断，包括从睡眠/深度睡眠模式唤醒PXA27x处理器。可以把同一GPIO的GRER和GFER位都置1，这样，这个GPIO可以同时检测两种边沿，只要引脚上发生跳变，就将GEDR相应位置1。

Ø         GEDRx，指示检测到的边沿类型（GPIO Edge Dectect Status Register）。是一个状态寄存器，可以对其读或写操作。读操作读取是否检测到边沿；写操作用于清除被置1的状态位（写1清0，写0无效）。

Ø         GAFR_Lx，GAFR_Ux，决定引脚是用作普通GPIO还是其他用途。说明如下：

0b00用作普通GPIO；

0b01用作alternate input/output function1，到底是input还是output取决于GPDR设置；

0b10用作alternate input/output function2；

0b11用作alternate input/output function3。

复位时，GAFR清零。

注意其中有一类alternate function是special bidirectional GPIO（双向GPIO），其方向是由相应的外围控制器直接控制的，这会覆盖GPDR的设置。

具体的功能配置表见Manual P1001。

      

       GPIO控制器的寄存器地址列表可以见Manual中P1029或P1181页。