3. GPIO 与基本外设：从寄存器到实战

各位同学，今天我们来啃 GPIO 这块硬骨头。说实话，GPIO 是单片机和外界的「嘴巴」——你所有传感器输入、电机控制、通信握手，最后都得靠这几个引脚。CMS32 的 GPIO 模块设计得挺规整，但坑也不少。我当年第一个项目就在输出模式上栽过跟头，今天咱们一次性讲透。

3.1 GPIO 寄存器详解

CMS32 的 GPIO 寄存器，说白了就是一组 32 位的控制开关。每个引脚对应几个关键寄存器位，你往里面写 0 或 1，引脚的行为就变了。我个人习惯把寄存器分成三类：

嗯，这里要注意：PxOUT 寄存器在输入模式下也能写，但写进去的值不会影响引脚电平，而是存在锁存器里。等你切到输出模式，这个值才会生效。我曾经调试一个按键电路，发现切换方向后引脚电平不对，查了半天才发现是之前写 PxOUT 时留了个 0 在里边。

3.2 推挽输出 vs 开漏输出

这两个模式是初学者最容易搞混的地方。我直接说人话：

• 推挽输出：内部两个管子轮流导通，一个推高，一个拉低。输出高电平时直接怼到 VDD，低电平时直接拉到 GND。驱动能力强，适合直接驱动 LED、蜂鸣器。
• 开漏输出：只有拉低能力，没有推高能力。想输出高电平？必须外接上拉电阻。好处是可以实现「线与」逻辑，多个开漏输出可以共用一个上拉电阻。

你想想看，什么时候必须用开漏？I²C 总线！因为多个设备要共用一条数据线，如果都用推挽，一个设备输出高、另一个输出低，直接短路。开漏输出配合上拉电阻，谁拉低谁说了算，不会打架。

3.3 外部中断配置

外部中断是 GPIO 的「主动汇报」机制。不用你轮询查电平，引脚一变化，CPU 自动跳进中断服务函数。CMS32 的外部中断支持以下几种触发方式：

配置步骤其实就四步：

1. 设置 GPIO 为输入模式（PxDIR 对应位写 0）
2. 使能内部上拉或下拉电阻（可选，取决于外部电路）
3. 选择触发方式（上升沿/下降沿/双边沿/电平）
4. 使能中断，编写中断服务函数

3.4 实战：按键控制 LED 灯

理论讲完了，咱们直接上手。这个实战的目标很简单：按一下按键，LED 状态翻转。但我会把 GPIO 配置、外部中断、软件去抖全部揉进去。

硬件连接

• LED：接 PA0，推挽输出，串联 330Ω 限流电阻到 GND
• 按键：接 PA1，外部中断下降沿触发，内部上拉电阻使能

代码实现

#include "CMS32.h"

// 中断标志，用于主循环判断
volatile uint8_t key_pressed = 0;

void GPIO_Init(void)
{
    // PA0 推挽输出，初始低电平
    PAOUT &= ~(1 << 0);
    PADIR |= (1 << 0);
    
    // PA1 输入，内部上拉
    PADIR &= ~(1 << 1);
    PAPUEN |= (1 << 1);   // 使能上拉
    
    // 配置外部中断：下降沿触发
    EXICR1 &= ~(0x03 << 2);  // 清配置位
    EXICR1 |= (0x02 << 2);   // 下降沿触发
    
    // 使能中断
    EXIEN |= (1 << 1);
    NVIC_EnableIRQ(EXTI1_IRQn);
}

void EXTI1_IRQHandler(void)
{
    // 清中断标志
    EXIFG |= (1 << 1);
    
    // 软件去抖：延时 10ms 再检测一次
    delay_ms(10);
    if((PAIN & (1 << 1)) == 0)  // 确实按下
    {
        key_pressed = 1;
    }
}

int main(void)
{
    GPIO_Init();
    
    while(1)
    {
        if(key_pressed)
        {
            key_pressed = 0;
            // 翻转 LED
            PAOUT ^= (1 << 0);
        }
        // 其他任务...
    }
}

3.5 本章知识体系

下面这张图把 GPIO 的核心知识点串起来了，你对照着看，思路会更清晰。