CC2530的通用IO端口（GPIO）输入和输出控制

Posted 2021-07-12 364.99°

前言：

单片机基本结构：

单片机的程序开发过程：

单片机的程序运行：

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目录

• 1.CC2530引脚概述
• • 1.1.CC2530的通用I/O端口（GPIO）相关的常用寄存器
• 1.2.设置寄存器中某些位的方法
• • • 1.2.1.对寄存器的某些位清0而不影响其他位
    • 1.2.2.对寄存器的某些位置1而不影响其他位
• 2.案例：按键输入控制灯光输出状态

1.CC2530引脚概述

CC2530微控制器采用QFN40封装，有40个引脚，21个数字IO端口

P0、P1为8位端口，P2为5位端口，此21个端口均可以通过编程进行配置
其中P1_0、P1_1具有20mA的输出驱动能力，其余部分只有4mA

特殊功能寄存器（SFR）：微控制器内部的特殊功能的存储单元，用来存放控制微控制器内部器件的命令、数据或运行过程中的一些状态信息，操作微控制寄存器的本质：对SFR进行读写操作，某些SFR可以进行位寻址操作。

每一个SFR的本质：一个内存单元，使用内存地址标识内存单元
    为了方便记忆与使用，每个SFR都会起一个名字，在程序设计时，只要引入头文件ioCC2530.h，就可以直接使用寄存器的名称访问内存地址

1.1.CC2530的通用I/O端口（GPIO）相关的常用寄存器

PxSEL：端口功能选择，设置端口是通用I/O或外设I/O

x端口号：0、1、2，可位寻址
默认情况下，复位后，所有数字输入/输出引脚都配置为通用输入引脚
0：通用I/O
1：外设I/O

PxDIR：作为通用I/O时，用来设置数据的传输方向

x端口号：0、1、2，可位寻址
P2DIR只有第0位至第4位是端口2的方向选择控制位，第6位和第7位是端口0外设优先级控制位
0：输入
1：输出

PxINP：作为通用输入端口时，选择输入模式时上拉、下拉还是三态

默认情况下，复位后，输入配置为带有上拉的输入。如果要取消输入端口的上拉或下拉功能，必须将PxINP中的相应位设置为1
P2INP中，第0位至第4位是端口2的输入模式选择位，第5位至第7位是端口0、端口1、端口2的上下拉选择位

1.2.设置寄存器中某些位的方法

1.2.1.对寄存器的某些位清0而不影响其他位

使用 &= 将寄存器指定位清0，同时不影响其他位的值

例子： 寄存器P1TM当前值为0x6c，现需要将该寄存器的第1位、第3位和第5位设置为0，同时不影响该寄存器其他位的值，使用C语言实现：

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分析:
    将 0000 0000中要操作的位 置1为 0010 1010，将该数 取反为 1101 0101,十六进制为 ~0x2A，再将该值与寄存器P1TM 相与,就可实现要求
    P1TM当前值为 0x6c，二进制为 0110 1100,相与为 0110 1100 && 1101 0101 = 0100 0100，实现1、3、5位清0，而其他位不变

正确写法：
     P1TM &= ~0x2A;

注意：
    该方法只适用于操作 多位同时清0或 某一位清0的情况

1.2.2.对寄存器的某些位置1而不影响其他位

使用 |= 将寄存器指定位置1，同时不影响其他位的值

例子： 寄存器P1TM的当前值为0x6c，现需要将该寄存器的第1位，第4位和第5位置1，同时不能影响其他位的值，使用C语言实现

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分析:
    将0000 0000中要操作的位置1为0011 0010，十六进制为 0x32，再将该值与寄存器P1TM相或,就可实现要求
    0110 1100 || 0011 0010 = 0111 1110，实现1、4、5位置1，而其他位不变

正确写法：
    P1TM |= 0x32;

注意：
    该方法只适用于多位同时置1或某一位置1的情况

2.案例：按键输入控制灯光输出状态

要求：

在ZigBee的小模块上，实现2个案件分别控制2个LED灯开关的功能，即SW1按下后松开，LED5亮，SW1再次按下后松开，LED5灭。SW2以同样的方式控制LED6。电路连接如图：

设计思路：

1.设计一个端口初始化函数，对端口的功能进行配置，LED相关的端口设置为输出，按键相关的端口设置为输入，并且配置成上拉模式
2. 在主函数中不断扫描按键端口的变化，没有按键按下，该端口为高电平，如果有按键按下，则为低电平。当发现按键端口有低电平时，先要进行去抖动处理
3. 因为一个按键有“开灯”和“关灯”两种状态，需要定义一个按键状态的全局变量来处理按键按下的时候，应该是亮LED还是关LED

1. 准备工作
   引入CC2530必要的头文件，定义相关变量等

#include "ioCC2530.h"

#define LED5 P1_3
#define LED6 P1_4
#define SW1 P1_2
#define SW2 P0_1

unsigned char Stat_key = 0;   //按键状态全局变量

/*===================延时函数======================*/
void Delay(unsigned int t){
  
  while(t--);
}

2. 端口功能选择
   微控制器的大部分I/O口都是功能复用的，在使用的时候需要通过功能选择寄存器来配置端口的功能

CC2530的特殊功能寄存器PxSEL是端口功能选择寄存器
PxSEL寄存器（端口功能选择）：

P1SEL &= ~0x1c;//将P1_2、P1_3、P1_4设置为通用I/O口
P0SEL &= ~0X02;//将P0_1设置为通用I/O口

3. 端口传输方向设置

PxDIR寄存器（端口方向设置）：

P1DIR |= 0x18;//将P1_3和P1_4端口设置为输出
P1DIR &= ~0x04;//将P1_2设置为输入
P0DIR &= ~0x02;//将P0_1设置为输入

4. 对于输入的端口

输入方式用来从外界器件获取输入的电信号，当CC2530的引脚为输入端口时，该端口能够提供“上拉”、“下拉”和“三态”三种输入模式，可以通过编程进行设置。在本案例中，实际上不需要对PO_ 1和P1_ 2引脚进行输入方式的设置，因为CC2530复位后，各个/O端口默认使用的就是上拉模式

P0INP寄存器和P1INP寄存器（端口输入方式设置）：

P2INP寄存器（端口输入方式设置）：

5. 设计端口初始化函数InitPort()

1. 设置P1SEL寄存器，将P1_2、P1_3和P1_4设置为通用I/O口
2. 设置P1DIR寄存器，将P1_3和P1_4设置为输出，将P1_2设置为输入
3. 设置P0SEL寄存器，将P0_1设置为通用I/O口
4. 设置P0DIR寄存器，将P0_1设置为输入
5. 将PxINP寄存器，将P1_3和P1_4设置为上拉模式，也可以不设置

6. 设计键盘扫描函数ScanKeys()

1. 没有按键按下，端口输入为高电平，当端口有低电平产生是，则有可能会是按键按下，需要经过去抖动处理，如果该端口还是低电平，则确认为有按键按下
2. 在进行按键处理时，先等待按键松开，然后根据灯光状态标志Stat_key进行开灯或关灯动作

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Stat_key为灯光状态标志字节，其第0位和第1位分别标志着LED5和LED6的当前状态
该字节的第0位为1时，LED5当前已亮
该字节的第0位为0时，LED5当前熄灭
该字节的第1位为1时，LED6当前已亮
该字节的第1位为0时，LED6当前熄灭

7. 主函数实现

/*===========================主函数=====================*/
void main(){
  InitPort();
  while(1){
    ScanKeys();
  }
}

8. 完整版源代码

#include "ioCC2530.h"

#define LED5 P1_3
#define LED6 P1_4
#define SW1 P1_2
#define SW2 P0_1

unsigned char Stat_key = 0;   //按键状态全局变量

/*===========================延时函数======================*/
void Delay(unsigned int t){
  
  while(t--);
}
/*===========================端口初始化函数===============*/
void InitPort(){
  P1SEL &= ~0x18;            //将P1_3和P1_4设置为通用I/O口
  P1DIR |= 0x18;             //将P1_3和P1_4设置为输出方式
  P1SEL &= ~0x04;            //将P1_2设置为通用I/0口
  P1DIR &= ~0x04;            //将P1_2设置为输入方式

  P0SEL &= ~0x02;            //将P0_1设置为通用I/0口

  P0DIR &= ~0x02;            //将P0_2设置为输入方式
  P0INP &= ~0x02;            //将P0_2输入方式设置为上拉/下拉
  P1INP &= ~0x04;            //将P1_2输入方式设置为上拉/下拉
  P2INP &= ~0x60;            //将P0端口和P1端口引脚设置为上拉
  LED5 = 0;                  //上电的时候,LED5不亮
  LED6 = 0;                  //上电的时候LED6不亮
}
/*===========================按键扫描函数================*/
void ScanKeys(){
  if(SW1 == 0){              //发现SW1有低电平信号
    Delay(100);              //延时100ms，按键去抖动
    if(SW1 == 0){            //确定SW1有按键动作
      while(SW1 == 0){       //等待按键1松开
        if((Stat_key & 0x01) == 0x01){  //判断按键1按下之前，LED灯是打开还是关闭
          Stat_key &= ~0x01;
          LED5 = 0;
        }else{
          Stat_key |= 0x01;
          LED5 = 1;
        }
      }
    }
  } 
  if(SW2 == 0){              //发现SW2有低电平信号
    Delay(100);              //按键去抖动
    if(SW2 == 0){            //确定SW2有按键动作
      while(SW2 == 0){       //等待按键2松开
        if((Stat_key & 0x02) == 0x02){  
          Stat_key &= ~0x02;
          LED6 = 0;
        }else{
          Stat_key |= 0x02;
          LED6 = 1;
        }
      }
    }
  }      
}
/*===========================主函数=====================*/
void main(){
  InitPort();
  while(1){
    ScanKeys();
  }
}

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