CC2530的通用IO端口（GPIO）输入和输出控制

布满荆棘的人生 2023-10-04 15:21 48阅读 0赞

**前言：**

单片机基本结构：  
![在这里插入图片描述][20210623092559857.png]  
单片机的程序开发过程：  
![在这里插入图片描述][20210623093029885.png]  
单片机的程序运行：  
![在这里插入图片描述][2021062309325181.png]

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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  
> ![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

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：
> 
> --------------------
> 
>   
> **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
> 
> --------------------
> 
> **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：  
> ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

**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--);
    }

1.  **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）：**  
> ![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]  
> `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

1.  **端口传输方向设置**

> **PxDIR寄存器（端口方向设置）：**  
> ![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]  
> `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

1.  **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）：**  
> ![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 4][]  
> **P2INP寄存器（端口输入方式设置）：**  
> ![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzU0MzU1MTcy_size_16_color_FFFFFF_t_70 5][]

1.  **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

1.  **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
> 
> --------------------
> 
> **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

1.  **主函数实现**

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

1.  **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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