[ZigBee] 3、ZigBee基础实验——GPIO输出控制实验-控制Led亮灭
1、CC2530的IO口概述
CC2530芯片有21 个数字输入/输出引脚，可以配置为通用数字I/O 或外设I/O 信号，配置为连接到ADC、定时器或USART外设。这些I/O 口的用途可以通过一系列寄存器配置，由用户软件加以实现。
I/O 端口具备如下重要特性：
21 个数字I/O 引脚
可以配置为通用I/O 或外部设备I/O
输入口具备上拉或下拉能力
具有外部中断能力。
21 个I/O 引脚都可以用作于外部中断源输入口。因此如果需要外部设备可以产生中断。外部中断功能也可以从睡眠模式唤醒设备。
2、未使用的I/O 引脚处理
未使用的I/O 引脚电平是确定的，不能悬空。一个方法是使引脚不连接，配置引脚为具有上拉电阻的通用I/O输入。这也是所有引脚复位后的状态（除了P1.0 和P1.1 没有上拉/下拉功能）。或者引脚可以配置为通用I/O输出。这两种情况下引脚都不能直接连接到VDD 或GND，以避免过多的功耗。
3、低I/O 电压
在数字I/O 电压引脚DVDD1 和DVDD2 低于2.6V 的应用中，寄存器位PICTL.PADSC 应设置为1，以获得DC 特性表中所述的输出DC 特性。
4、通用I/O
用作通用I/O 时，引脚可以组成3 个8 位端口，端口0、端口1 和端口2，表示为P0、P1 和P2。其中，P0和P1 是完全的8 位端口，而P2 仅有5 位可用。所有的端口均可以通过SFR 寄存器P0、P1 和P2 位寻址和字节寻址。每个端口引脚都可以单独设置为通用I/O 或外部设备I/O。
（驱动电流很重要，有时候和MOS管电路、上拉电阻的选择等密切相关）除了两个高驱动输出口P1.0 和P1.1 各具备20 mA 的输出驱动能力之外，所有的输出均具备4 mA 的驱动能力。
寄存器PxSEL（选择为通用IO模式还是外设IO信号），其中x 为端口的标号0~2，用来设置端口的每个引脚为通用I/O 或者是外部设备I/O 信号。作为缺省的情况，每当复位之后，所有的数字输入/输出引脚都设置为通用输入引脚。在任何时候，要改变一个端口引脚的方向，就使用寄存器PxDIR（选择输入或输出）来设置每个端口引脚为输入或输出。因此只要设置PxDIR 中的指定位为1，其对应的引脚口就被设置为输出了。当读取端口寄存器P0、P1 和P2 的值，不管引脚配置如何，输入引脚上的逻辑值都被返回。这在执行读-修改-写指令期间不适用。读-修改-写指令是：ANL，ORL，XRL，JBC，CPL，INC，DEC，DJNZ，MOV，CLR和SETB。在一个端口寄存器上操作，以下是正确的：当目标是端口寄存器P0、P1 或P2 中一个独立的位，寄存器的值，而不是引脚上的值，被读取、修改并写回端口寄存器。
用作输入时，通用I/O 端口引脚可以设置为上拉、下拉或三态操作模式。作为缺省的情况，复位之后，所有的端口均设置为带上拉的输入。要取消输入的上拉或下拉功能，就要将PxINP（输入上拉、下拉、三态模式选择）中的对应位设置为1。I/O 端口引脚P1.0 和P1.1 没有上拉/下拉功能。注意配置为外设I/O 信号的引脚没有上拉/下拉功能，即使外设功能是一个输入。
在电源模式PM1、PM2 和PM3 下I/O 引脚保留当进入PM1/PM2/PM3 时设置的I/O 模式和输出值（如果可用的话）。
5、通用I/O 中断
通用I/O 引脚设置为输入后，可以用于产生中断。中断可以设置在外部信号的上升或下降沿触发。P0、P1或P2 端口都有中断使能位，对位于IENl（端口中断使能寄存器）寄存器内的端口所有的位都是公共的，如下：
IENI.P0 IE：P0 中断使能
IEN2.PI IE：P1 中断使能
IEN2.P2IE：P2 中断使能
除了这些公共中断使能之外，每个端口的位都有位于SFR 寄存器P0IEN、P1IEN 和P2IEN（单独引脚中断使能寄存器）的单独的中断使能。即使配置为外设I/O 或通用输出的I/O 引脚使能时都有中断产生。
当中断条件发生在I/O 引脚之一上面，P0-P2 中断标志寄存器P0IFG、P1IFG 或P2IFG（中断标志寄存器）中相应的中断状态标志将设置为1。不管引脚是否设置了它的中断使能位，中断状态标志都被设置。当中断已经执行，中断状态标志被清除，该标志写入0。这个标志必须在清除CPU 端口中断标志（PxIF）之前被清除。用于中断的SFR 寄存器描述在下一节。寄存器总结如下：
P0IEN: P0 中断使能
P1IEN： P1 中断使能
P2IEN： P2 中断使能
PICTL： P0、P1 和P2 触发沿设置
P0FG： P0 中断标志
P1IFG： P1 中断标志
P2IFG： P2 中断标志
6、通用I/O DMA
当用作通用I/O 引脚时，每个P0 和P2 端口都关联一个DMA 触发。这些DMA 触发对于P0 为IOC_0，对于P1 为IOC_1。当一个中断发生在P0 引脚时IOC_0 触发是被激活的。当一个中断发生在P1 引脚时IOC_1 触发是被激活的。
7、外设I/O
本节描述了数字I/O 引脚是如何配置为外设I/O 的。对于可以通过数字输入/输出引脚和外部系统接口的每个外设单元，如何配置外设I/O 的描述给定在以下小节中。
对于USART 和定时器I/O，在一个数字I/O 引脚上选择外设I/O 功能，需要设置对应的PxSEL 位为1。
注意，该外部单元具有两个可以选择的位置对应它们的I/O 引脚，参见下表。如果有关于I/O 映射的冲突设置，可以在这些之间设置优先级（使用P2SEL.PRIxP1 和P2DIR.PRIP0 位）。所有不会导致冲突的组合都可以使用。
注意即使没有使用，外设一般也会出现在选定的位置，使用引脚的其他外设必须给予较高的优先级。例外情况是流量控制禁用时UART 模式下USART 的RTS 和CTS 引脚， 以及SPI 主模式下USART 配置的SSN 引脚。
还要注意不管PxINP 的设置，有输入引脚的外设单元是从引脚接收输入，这可能会影响外设单元的状态。例如如果RX 引脚在用作一个UART 引脚之前，可能已经有活动， UART 在使用之前必须被清除。
7.1、定时器1
PERCFG.T1CFG 选择是否使用备用位置1 或备用位置2。
在上表中，定时器1 的信号显示如下：
● 0：通道0 捕获/比较引脚
● 1：通道1 捕获/比较引脚
● 2：通道2 捕获/比较引脚
● 3：通道3 捕获/比较引脚
● 4：通道4 捕获/比较引脚
P2DIR.PRIP0（指派端口0一些外设的优先顺序）选择为端口0 指派一些外设的优先顺序。当设置为10，定时器通道0-1 优先，当设置为11，定时器通道2-3 优先。要所有定时器1 通道在备用位置1 上可见，移动USART 0 和USART 1 到备用位置2。P2SEL.PRI1P1 和P2SEL.PRI0P1（外设优先级设置）选择为端口1 指派一些外设的优先顺序。当前者设置为低电平而后者设置为高电平时，定时器1 通道优先。
7.2、定时器3
PERCFG.T3CFG 选择是否使用备用位置1 或备用位置2。
在表中，定时器3 的信号显示如下：
● 0：通道0 比较引脚
● 1：通道1 比较引脚
P2SEL.PRI2P1 和P2SEL.PRI3P1 选择为端口1 指派一些外设的优先顺序。当这两个位都设置为高电平时，定时器3 通道优先。如果P2SEL.PRI2P1 设置为高电平且P2SEL.PRI3P1 设置为低电平时，定时器3 通道优先于USART 1，但是USART 0 优先于定时器3 通道以及USART 1。
7.3、定时器4
PERCFG.T4CFG 选择是否使用备用位置1 或备用位置2。
在表中，定时器4 的信号显示如下：
● 0：通道0 比较引脚
● 1：通道1 比较引脚
P2SEL.PRI1P1 选择为端口1 指派一些外设的优先顺序。当这个位设置时，定时器4 通道优先。
7.4、USART 0
SFR 寄存器位PERCFG.U0CFG 选择是否使用备用位置1 或备用位置2。
在表中，USART 0 信号显示如下：
UART：
● RX：RXDATA
● TX：TXDATA
● RT：RTS
● CT：CTS
SPI：
● MI：MISO
● MO：MOSI
● C：SCK
● SS：SSN
P2DIR.PRIP0 选择为端口0 指派一些外设的优先顺序。当设置为00 时，USART 0 优先。注意如果选择了UART 模式，且硬件流量控制禁用，UART 1 或定时器1 将优先使用端口P0.4 和P0.5。P2SEL.PRI3P1 和P2SEL.PRI0P1 选择为端口1 指派一些外设的优先顺序。当它们两个都设置为0 时，USART0 优先。注意如果选择了UART 模式，且硬件流量控制禁用，定时器1 或定时器3 将优先使用端口P1.2 和P1.3。
7.5、USART 1
SFR 寄存器位PERCFG.U1CFG 选择是否使用备用位置1 或备用位置2。
在表中，USART 1 信号显示如下：
UART：
● RX：RXDATA
● TX：TXDATA
● RT：RTS
● CT：CTS
SPI:
● MI：MISO
● MO：MOSI
● C：SCK
● SS: SSN
P2DIR.PRIP0 选择为端口0 指派一些外设时的优先顺序。当设置为01，USART 1 优先。注意如果选择了UART 模式，且硬件流量控制禁用，USART 0 或定时器1 将优先使用P0.2 和P0.3。P2SEL.PRI3P1 和P2SEL.PRI2P1 选择为端口1 指派一些外设的优先顺序。当前者设置为1 而后者设置为0时，USART 1 优先。注意如果选择了UART 模式，且硬件流量控制禁用，USART 0 或定时器3 将优先使用P1.4和P1.5。
7.6、ADC
当使用ADC 时，端口0 引脚必须配置为ADC 输入。可以使用多达八个ADC 输入引脚。要配置一个端口0引脚为一个ADC 输入，APCFG 寄存器中相应的位必须设置为1。这个寄存器的默认值选择端口0 引脚为非ADC输入，即数字输入/输出。
APCFG 寄存器的设置将覆盖P0SEL的设置。
ADC 可以配置为使用通用I/O 引脚P2.0 作为内部触发器来启动转换。当用作ADC 内部触发器时，P2.0 必须在输入模式下配置为通用I/O。
7.7、调试接口
端口P2.1 和P2.2 分别用于调试数据和时钟信号。这些显示为表中的DD（调试数据）和DC（调试时钟）。当处于调试模式，调试接口控制这些引脚的方向。当处于调试模式在这些引脚上禁用上拉/下拉。
7.8、32 kHz XOSC 输入
端口P2.3 和P2.4 用于连接一个外部32 kHz 晶振。当CLKCONCMD.OSC32K 是低电平时，不管寄存器设置如何，这些端口引脚由32 kHz XOSC 使用。当CLKCONCMD.OSC32K 是低电平，这些端口引脚将设置在模拟模式。
7.9 无线测试输出信号
通过使用OBSSELx 寄存器（OBSSEL0-OBSSEL5），用户可以从RF 内核输出不同的信号到GPIO 引脚。这些信号可以用于调试低级别的协议或控制外部PA、LNA 或交换机。控制寄存器OBSSEL0-OBSSEL5 可以用于覆盖标准的GPIO 行为，以及在引脚P1[0:5]上输出RF 内核信号（rfc_obs_sig0、rfc_obs_sig1 和rfc_obs_sig2）。可用信号的列表见第19 章。
7.10、掉电信号MUX (PMUX)
PMUX 寄存器可以用于输出32 kHz 时钟和/或数字稳压器的状态。所选的32 kHz 时钟源可以输出在P0 其中的一个引脚上。使能位CKOEN 使得输出在P0 上，使用CKOPIN（详细信息见PMUX 寄存器描述）选择P0 的引脚。当CKOEN 被设置，所选引脚的所有其他配置都被覆盖。时钟在所有供电模式下都输出；但是，在PM3 下时钟停止（见第4 章的PM3）。而且，数字稳压器的状态可以输出在P1 其中的一个引脚上。当DREGSTA 位被设置，数字稳压器的状态就被输出。DREGSTAPIN 选择P1 引脚（详细信息见PMUX 寄存器描述）。当DREGSTA 被设置，所选引脚的所有其他配置都被覆盖。当1.8V 片上数字稳压器上电（芯片有调整过的电压），所选的引脚输出1。当1.8V片上数字稳压器掉电，即在PM2 和PM3 下，所选的引脚输出0。
7.11 I/O 引脚
I/O 端口的寄存器描述在本节中。寄存器如下：
● P0 ：端口0
● P1 ：端口1
● P2 ：端口2
● PERCFG ：外设控制寄存器
● APCFG ：模拟外设I/O 配置
● P0SEL ：端口0 功能选择寄存器
● P1SEL ：端口1 功能选择寄存器
● P2SEL ：端口2 功能选择寄存器
● P0DIR ：端口0 方向寄存器
● P1DIR ：端口1 方向寄存器
● P2DIR ：端口2 方向寄存器
● P0INP ：端口0 输入模式寄存器
● P1INP ：端口1 输入模式寄存器
● P2INP ：端口2 输入模式寄存器
● P0IFG ：端口0 中断状态标志寄存器
● P1IFG ：端口1 中断状态标志寄存器
● P2IFG ：端口2 中断状态标志寄存器
● PICTL ：中断边缘寄存器
● P0IEN ：端口0 中断掩码寄存器
● P1IEN ：端口1 中断掩码寄存器
● P2IEN ：端口2 中断掩码寄存器
● PMUX ：掉电信号Mux 寄存器
● OBSSEL0 ：观察输出控制寄存器0
● OBSSEL1 ：观察输出控制寄存器1
● OBSSEL2 ：观察输出控制寄存器2
● OBSSEL3 ：观察输出控制寄存器3
● OBSSEL4 ：观察输出控制寄存器4
● OBSSEL5 ：观察输出控制寄存器5
8、隔一秒闪烁例程（引脚输出控制）
下面代码是控制P1_0引脚上的LED每隔1s闪烁一次的实验。黄色部分P1DIR用来设置P1的8个端口的每个的输入输出方向。
1 /**************************************************************************** 2 * 文 件 名: main.c 3 * 作 者: Andy 4 * 修 订: 2013-01-08 5 * 版 本: 1.0 6 * 描 述: GPIO输出控制实验1 操作IO口控制LED灯的亮和灭 7 ****************************************************************************/ 8 #include <ioCC2530.h> 9 10 typedef unsigned char uchar; 11 typedef unsigned int uint; 12 13 #define LED1 P1_0 //定义P1.0口为LED1控制端 14 15 16 /**************************************************************************** 17 * 名 称: DelayMS() 18 * 功 能: 以毫秒为单位延时，系统时钟不配置时默认为16M(用示波器测量相当精确) 19 * 入口参数: msec 延时参数，值越大，延时越久 20 * 出口参数: 无 21 ****************************************************************************/ 22 void DelayMS(uint msec) 23 { 24 uint i,j; 25 26 for (i=0; i<msec; i++) 27 for (j=0; j<535; j++); 28 } 29 30 /**************************************************************************** 31 * 名 称: InitLed() 32 * 功 能: 设置LED灯相应的IO口 33 * 入口参数: 无 34 * 出口参数: 无 35 ****************************************************************************/ 36 void InitLed(void) 37 { 38 P1DIR |= 0x01; //P1.0定义为输出口 39 } 40 41 /**************************************************************************** 42 * 程序入口函数 43 ****************************************************************************/ 44 void main(void) 45 { 46 InitLed(); //设置LED灯相应的IO口 47 48 while(1) //死循环 49 { 50 LED1 = 0; //点亮LED1 51 DelayMS(1000); //延时1秒 52 53 LED1 = 1; //LED1熄灭 54 DelayMS(1000); //延时1秒 55 } 56 }
上面的例子是控制1个引脚，下面的流水灯例子展示了同时控制3个引脚，其实大同小异：
1 /**************************************************************************** 2 * 文 件 名: main.c 3 * 作 者: Andy 4 * 修 订: 2013-01-08 5 * 版 本: 1.0 6 * 描 述: 操作IO口控制3盏LED灯的全亮和全灭、闪烁、流水灯 7 ****************************************************************************/ 8 #include <ioCC2530.h> 9 10 typedef unsigned char uchar; 11 typedef unsigned int uint; 12 13 #define LED1 P1_0 //定义P1.0口为LED1控制端 14 #define LED2 P1_1 //定义P1.1口为LED2控制端 15 #define LED3 P1_4 //定义P1.4口为LED3控制端 16 17 18 /**************************************************************************** 19 * 名 称: DelayMS() 20 * 功 能: 以毫秒为单位延时，系统时钟不配置时默认为16M(用示波器测量相当精确) 21 * 入口参数: msec 延时参数，值越大，延时越久 22 * 出口参数: 无 23 ****************************************************************************/ 24 void DelayMS(uint msec) 25 { 26 uint i,j; 27 28 for (i=0; i<msec; i++) 29 for (j=0; j<535; j++); 30 } 31 32 /**************************************************************************** 33 * 名 称: LedOnOrOff() 34 * 功 能: 点亮或熄灭所有LED灯 35 * 入口参数: mode为0时LED灯亮 mode为1时LED灯灭 36 * 出口参数: 无 37 ****************************************************************************/ 38 void LedOnOrOff(uchar mode) 39 { 40 LED1 = mode; 41 LED2 = mode; 42 LED3 = mode; //由于P1.4与仿真器共用,必须拔掉仿真器的插头才能看到LED3的变化 43 } 44 45 /**************************************************************************** 46 * 名 称: InitLed() 47 * 功 能: 设置LED灯相应的IO口 48 * 入口参数: 无 49 * 出口参数: 无 50 ****************************************************************************/ 51 void InitLed(void) 52 { 53 P1DIR |= 0x13; //P1.0、P1.1、P1.4定义为输出 54 LedOnOrOff(1); //使所有LED灯默认为熄灭状态 55 } 56 57 /**************************************************************************** 58 * 程序入口函数 59 ****************************************************************************/ 60 void main(void) 61 { 62 uchar i; 63 64 InitLed(); //设置LED灯相关IO口 65 66 while(1) //死循环 67 { 68 LED1 = !LED1; //流水灯，初始化时LED为熄灭执行后则点亮 69 DelayMS(200); 70 LED2 = !LED2; 71 DelayMS(200); 72 LED3 = !LED3; 73 DelayMS(200); 74 75 for (i=0; i<2; i++) //所有灯闪烁2次 76 { 77 LedOnOrOff(1); //关闭所有LED灯 78 DelayMS(200); 79 LedOnOrOff(0); //打开所有LED灯 80 DelayMS(200); 81 } 82 83 LedOnOrOff(1); //使所有LED灯熄灭状态 84 DelayMS(500); 85 } 86 }
9、按键控制LED亮灭（外部信号输入读取）
外设电路图如下，P10低电平时LED亮，按键没有按下P01为高电平，按下为低电平：
这里重点讲P01按键信号读取的设置：黄色部分P0SEL将P01设置为通用IO:
P0DIR将P01设置为输入模式：
P0INP打开P01上的上拉电阻：
这里读取一个引脚的状态，和读取51单片机一个引脚状态一样，比较简单~
1 /**************************************************************************** 2 * 文 件 名: main.c 3 * 作 者: Andy 4 * 修 订: 2013-01-08 5 * 版 本: 1.0 6 * 描 述: 按下按键S1控制LED1灯亮和灭 7 ****************************************************************************/ 8 #include <ioCC2530.h> 9 10 typedef unsigned char uchar; 11 typedef unsigned int uint; 12 13 #define LED1 P1_0 // P1.0口控制LED1 14 #define KEY1 P0_1 // P0.1口控制S1 15 16 /**************************************************************************** 17 * 名 称: DelayMS() 18 * 功 能: 以毫秒为单位延时，系统时钟不配置时默认为16M(用示波器测量相当精确) 19 * 入口参数: msec 延时参数，值越大，延时越久 20 * 出口参数: 无 21 ****************************************************************************/ 22 void DelayMS(uint msec) 23 { 24 uint i,j; 25 26 for (i=0; i<msec; i++) 27 for (j=0; j<535; j++); 28 } 29 30 /**************************************************************************** 31 * 名 称: InitLed() 32 * 功 能: 设置LED相应的IO口 33 * 入口参数: 无 34 * 出口参数: 无 35 ****************************************************************************/ 36 void InitLed(void) 37 { 38 P1DIR |= 0x01; // P1.0定义为输出 39 LED1 = 1; // LED1灯熄灭 40 } 41 42 /**************************************************************************** 43 * 名 称: InitKey() 44 * 功 能: 设置按键相应的IO口 45 * 入口参数: 无 46 * 出口参数: 无 47 ****************************************************************************/ 48 void InitKey(void) 49 { 50 P0SEL &= ~0x02; //设置P0.1为普通IO口 51 P0DIR &= ~0x02; //按键接在P0.1口上，设P0.1为输入模式 52 P0INP &= ~0x02; //打开P0.1上拉电阻 53 } 54 55 /**************************************************************************** 56 * 名 称: KeyScan() 57 * 功 能: 读取按键状态 58 * 入口参数: 无 59 * 出口参数: 0为抬起 1为按键按下 60 ****************************************************************************/ 61 uchar KeyScan(void) 62 { 63 if (KEY1 == 0) 64 { 65 DelayMS(10); 66 if (KEY1 == 0) 67 { 68 while(!KEY1); //松手检测 69 return 1; //有按键按下 70 } 71 } 72 73 return 0; //无按键按下 74 } 75 76 /**************************************************************************** 77 * 程序入口函数 78 ****************************************************************************/ 79 void main(void) 80 { 81 InitLed(); //设置LED1相应的IO口 82 InitKey(); //设置S1相应的IO口 83 84 while(1) 85 { 86 if (KeyScan()) //按键按下则改变LED状态 87 LED1 = ~LED1; 88 } 89 }
小结
本篇几乎把和IO相关的寄存器全部介绍完了，最后又介绍了简单的IO输入输出的控制，一个是流水灯，一个是按键读取，接下来会介绍IO的更多功能~
系列：
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