在图形开发工具SigmaStudio中正确使用GPIO，只需两步

Posted 2021-04-25 亚德诺半导体

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SigmaDSP®系列多款器件均内置通用输入/输出(GPIO)引脚，这些引脚可与外部硬件元件（如：LED、按钮或旋转编码器）连接，某些还可多路复用至辅助ADC，这就使得电位器或模拟控制电压可直接连接到IC。本文简要说明如何在专用于SigmaDSP音频处理器的编程、开发和调整软件的图形开发工具SigmaStudio中使用GPIO。

第一步

如何访问GPIO引脚

通过工具箱(ToolBox)中IO部分内的通用输入和输出单元，可在SigmaStudio中访问GPIO引脚。

 图1. GPIO ToolBox Cells

图2. GPIO原理图单元

点击下拉式菜单，以便访问所有可用的GPIO引脚。这些单元与Sigma-Studio中的其它单元一样用线路连接，控制信号输入和输出的显示颜色为红色。

辅助ADC输入单元的工作方式都相同。

图3. 辅助ADC的输入单元

第二步

如何设置GPIO引脚

必须使用SigmaStudio中的寄存器控制窗口单独配置GPIO引脚。GPIO寄存器控制的示例如图4、图5和图6所示。

图4. ADAU170x寄存器控制窗口的GPIO部分

图5. ADAU144x寄存器控制窗口的GPIO部分

图6. ADAU176x寄存器控制窗口的GPIO部分

在此处，根据接口电路可适当设置GPIO引脚。可进行的设置包括：“输入GPIO去抖动”、“输入GPIO无去抖动”、“输出GPIO”、“输出GPIO集电极开路”以及ADC。此外，某些器件可通过这些引脚，来输入或输出数字音频数据或时钟。在某些器件上，GPIO引脚标有MP(多用途)字样，但它们的使用方法是相同的。

输入GPIO去抖动

将开关或按钮与GPIO引脚连接时，触点抖动(也称为振动)是最常见的问题。由于许多机械和电气方面的因素，在切换过程中，可能会随机出现一系列振荡现象。为降低这些影响，则应当将时基去抖电路集成到特定SigmaDSP的GPIO电路中。通常，在寄存器控制窗口的GPIO部分可设置去抖时间。内核会从每个音频帧相关的寄存器处读取输入值。

图7. 具有去抖数据流的输入GPIO

输入GPIO无去抖动

对于不受触点抖动影响的输入(比如：外部逻辑IC处的输出)，可通过该设置旁路去抖电路。内核会从每个音频帧相关的寄存器处读取输入值。

图8. 具有无去抖数据流的输入GPIO

输出GPIO

该设置可使引脚用于数字输出。通常，每个引脚最大可驱动的电流为几毫安。如需了解更多信息，请参见相关的SigmaDSP数据手册。GPIO引脚会从每个音频帧相关的寄存器处读取输入值。

图9. 输出GPIO数据流

输出GPIO集电极开路

该设置将引脚置于集电极开路或开漏输出模式(取决于器件内部电路)，并且需要一个外部上拉电阻。该上拉电阻可与不同的IOVDD电源连接，但不能与DSP的电源连接，因此，如果连接不同逻辑电平下的IC，该模式非常有用。GPIO引脚会从每个音频帧相关的寄存器处读取输入值。

图10. 输出GPIO集电极开路数据流

由控制端口驱动输入

在该模式中，GPIO引脚被旁路，内核会从相关寄存器读取相应的值。可通过控制端口来读写该寄存器的值。如果使用外部主控制器来控制信号流的各元素，则该模式将十分有用。内核会从每个音频帧相关的寄存器处读取输入值。

图11. 由控制端口驱动输入数据流

由控制端口驱动输出

在该模式中，内核中的信号流不影响相关GPIO引脚的输出，并且引脚会从相关寄存器读取相应的输出值。可通过控制端口来读写该寄存器的值。

对于直接控制电路的元素(比如：通过外部主控制器与GPIO引脚相连接的LED)，该模式非常有用。GPIO引脚会从每个音频帧相关的寄存器处读取输入值。

图12. 由控制端口驱动输出数据流

ADC

在ADC模式下设置引脚时，引脚就相当于辅助ADC的一个多路复用输入端。在ADAU170x,上，应当激活反相位，以便正确使用ADC功能。尽管ADC的采样速率取决于所使用的特定SigmaDSP，但内核仍会从每个音频帧的ADC读取输入值。

图13. ADC数据流

在SigmaStudio™图形编程软件内，可对GPIO引脚进行分配，以使其控制音频信号处理程序或受该程序的控制。器件运行期间，可更改引脚的功能。如果用户接口使用GPIO引脚，则可减少或无需使用微控制器，这样就能大大减少简单音频系统的成本。

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