[發(fā)明專利]一種基于用戶命令的通用GPIO端口控制器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111188758.9
• 申請日: 2021-10-12
• 公開（公告）號: CN114048158A
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅長洲;石風怡;李榮樂;李澤超;孫明熙
• 申請（專利權(quán)）人: 北京控制與電子技術(shù)研究所
• 主分類號: G06F13/20
• 分類號: G06F13/20
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 張國虹

本發(fā)明公開了一種基于用戶命令的通用GPIO端口控制器，包括：微控制器接口模塊(1)、工作寄存器陣列模塊(2)、命令解析與執(zhí)行模塊(3)和輸入/輸出GPIO端口控制模塊(4)，將指定GPIO端口的信號傳輸方向設(shè)置成輸入或者輸出，或者將指定的數(shù)個GPIO端口設(shè)置成指定的電平狀態(tài)，也能夠接收x80系列微控制器發(fā)出的端口電平操作用戶命令，將指定的單個輸入/輸出GPIO端口設(shè)置成指定的電平狀態(tài)，還能夠?qū)⑤斎?輸出GPIO端口當前的電平狀態(tài)反饋給x80系列微控制器，供用戶系統(tǒng)查詢和使用。本發(fā)明豐富了用戶系統(tǒng)的功能，提高了用戶系統(tǒng)操作使用GPIO端口的靈活性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種通用數(shù)字GPIO端口控制器，特別是一種基于用戶命令的通用GPIO端口控制器。

背景技術(shù)

通用數(shù)字輸入/輸出，即General Purpose Input Output，GPIO端口，是一種常用的數(shù)字輸入/輸出接口電路，用戶系統(tǒng)可根據(jù)自身的需要，將特定的GPIO端口配置成輸入端口，或者是輸出端口，從而實現(xiàn)數(shù)字信號的輸入或者輸出。當通用數(shù)字輸入/輸出GPIO端口用作輸入端口的時候，不僅可以對輸入信號進行數(shù)字處理，包括：過濾毛刺和去抖動等，而且也可對輸入信號的上升沿、下降沿或電平進行檢測，然后根據(jù)檢測結(jié)果產(chǎn)生中斷請求信號，并發(fā)送給用戶系統(tǒng)的微控制器。當通用數(shù)字輸入/輸出GPIO端口用作輸出端口的時候，可用于生成外部電路的控制信號，接通或者關(guān)閉外部電路的電源，或者啟動外部電路執(zhí)行某種操作。同時，通過回讀數(shù)字輸入/輸出GPIO端口的電平狀態(tài)，用戶系統(tǒng)也可以了解外部電路的工作狀態(tài)，并據(jù)此決定后續(xù)應(yīng)執(zhí)行的動作。另外，利用數(shù)字輸入/輸出GPIO端口，通過微控制器監(jiān)控程序，用戶系統(tǒng)還能構(gòu)造出不同的控制時序，以滿足用戶系統(tǒng)擴展特殊功能接口的需求，這就為用戶系統(tǒng)的設(shè)計及功能實現(xiàn)，提供了更加靈活方便的技術(shù)手段。因此，通用數(shù)字輸入/輸出GPIO端口已經(jīng)成為微處理器、微控制器和數(shù)字信號處理器的標準配置模塊，目前，大多數(shù)嵌入式微處理器、微控制器和數(shù)字信號處理器都向用戶提供了數(shù)量不等的多功能通用數(shù)字輸入/輸出GPIO端口。

但是，嵌入式微處理器、微控制器和數(shù)字信號處理器提供的多功能通用數(shù)字輸入/輸出GPIO端口的數(shù)量是有限的，對于一些需要大量數(shù)字輸入/輸出端口的用戶系統(tǒng)，用戶系統(tǒng)需要設(shè)法進一步擴展數(shù)字輸入/輸出GPIO端口的數(shù)量，才能滿足用戶系統(tǒng)對輸入/輸出端口的需要。另一方面，目前通用數(shù)字輸入/輸出GPIO控制器提供了一組工作寄存器，可用于控制GPIO端口信號的傳送方向及端口的電平狀態(tài)。當數(shù)字輸入/輸出GPIO端口被配置為輸出時，通過向輸出數(shù)據(jù)寄存器/端口置位寄存器/端口清位寄存器/端口取反寄存器寫入適當?shù)目刂谱郑脩粝到y(tǒng)可直接將數(shù)字輸入/輸出GPIO端口置為需要的電平狀態(tài)，由于這幾個寄存器的每一位都與一個數(shù)字輸入/輸出GPIO端口相對應(yīng)，因此，用戶系統(tǒng)對數(shù)字輸入/輸出GPIO端口電平的一次操作，是同時對所有的數(shù)字輸入/輸出GPIO端口都進行的電平操作，當用戶系統(tǒng)只需要對一個特定的數(shù)字輸入/輸出GPIO端口進行電平操作時，就必須小心構(gòu)造寫入相應(yīng)寄存器的控制字，以確保整個操作只針對某個特定的數(shù)字輸入/輸出GPIO端口進行電平操作，而不會對其它關(guān)聯(lián)的GPIO端口的電平也進行相同的操作，這就給用戶系統(tǒng)操作使用通用數(shù)字輸入/輸出GPIO端口帶來了諸多不便。如果數(shù)字輸入/輸出GPIO端口能夠提供一種只對單個指定GPIO端口進行電平操作的方法，將無疑給用戶系統(tǒng)操作使用通用數(shù)字輸入/輸出GPIO端口帶來便利。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種基于用戶命令的通用GPIO端口控制器，解決當前通用數(shù)字GPIO端口控制器不能通過單次操作，對單個指定的GPIO端口進行電平操作的問題。

一種基于用戶命令的通用輸入/輸出GPIO端口控制器，包括：微控制器接口模塊、工作寄存器陣列模塊、命令解析與執(zhí)行模塊和GPIO端口控制模塊。所述工作寄存器陣列模塊，包括：端口方向寄存器、輸出數(shù)據(jù)寄存器、輸入數(shù)據(jù)寄存器、端口置位寄存器、端口清位寄存器、端口取反寄存器和用戶命令寄存器。