2.19. GPIO

Hier geht es um die Programmierung der GPIO's

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2.19.1. Overview
2.19.2. Function Select
2.19.3. Interrupts
2.19.4. Pads
2.19.5. Software Examples
2.19.6. List of Registers

Overview[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Der RP2040 hat 36 multifunktionale General Purpose Input / Output (GPIO) Pins, aufgeteilt in zwei Bänke.
Davon stehen 30 als User-Bank GPIO0 - GPIO29 zur allgemeinen Verwendung zur Verfügung. Die übrigen 6 bilden die QSPI Schnittstelle zur Ansteuerung von externen Speichern.
Alle GPIOs unterstützen digitale Ein- und Ausgänge, aber GPIO26 bis GPIO29 können auch als Eingänge für den Analog-Digital-Wandler (ADC) des Chips verwendet werden.
Jeder GPIO kann direkt von der auf den Prozessoren laufenden Software oder von einer Reihe anderer Funktionsblöcke gesteuert werden.
Die Benutzer-GPIO-Bank unterstützt die folgenden Funktionen:

Software control via SIO (Single-Cycle IO) - Section 2.3.1.2, “GPIO Control”
Programmable IO (PIO) - Chapter 3, PIO
2 × SPI - Section 4.4, “SPI”
2 × UART - Section 4.2, “UART”
2 × I2C (two-wire serial interface) - Section 4.3, “I2C”
8 × two-channel PWM - Section 4.5, “PWM”
2 × external clock inputs - Section 2.15.2.3, “External Clocks”
4 × general purpose clock output - Section 2.15, “Clocks”
4 × input to ADC - Section 4.9, “ADC and Temperature Sensor”
USB VBUS management - Section 4.1.2.8, “VBUS Control”
External interrupt requests, level or edge-sensitive

Die QSPI Bank unterstützt die folgenden Funktionen:

Software control via SIO (Single-Cycle IO) - Section 2.3.1.2, “GPIO Control”
Flash execute in place (XIP) - Section 2.6.3, “Flash”

Function Select[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die jedem GPIO zugewiesene Funktion wird durch Schreiben in das FUNCSEL-Feld im CTRL-Register des GPIO ausgewählt.
Siehe GPIO0_CTRL als Beispiel. Die für jeden IO verfügbaren Funktionen sind in Tabelle 279 und Tabelle 281 aufgeführt.

Table 279. General Purpose Input/Output (GPIO) User Bank Functions
GPIO	F1	F2	F3	F4	F5	F6	F7	F8	F9
0	SPI0 RX	UART0 TX	I2C0 SDA	PWM0 A	SIO	PIO0	PIO1		USB OVCUR DET
1	SPI0 CSn	UART0 RX	I2C0 SCL	PWM0 B	SIO	PIO0	PIO1		USB VBUS DET
2	SPI0 SCK	UART0 CTS	I2C1 SDA	PWM1 A	SIO	PIO0	PIO1		USB VBUS EN
3	SPI0 TX	UART0 RTS	I2C1 SCL	PWM1 B	SIO	PIO0	PIO1		USB OVCUR DET
4	SPI0 RX	UART1 TX	I2C0 SDA	PWM2 A	SIO	PIO0	PIO1		USB VBUS DET
5	SPI0 CSn	UART1 RX	I2C0 SCL	PWM2 B	SIO	PIO0	PIO1		USB VBUS EN
6	SPI0 SCK	UART1 CTS	I2C1 SDA	PWM3 A	SIO	PIO0	PIO1		USB OVCUR DET
7	SPI0 TX	UART1 RTS	I2C1 SCL	PWM3 B	SIO	PIO0	PIO1		USB VBUS DET
8	SPI1 RX	UART1 TX	I2C0 SDA	PWM4 A	SIO	PIO0	PIO1		USB VBUS EN
9	SPI1 CSn	UART1 RX	I2C0 SCL	PWM4 B	SIO	PIO0	PIO1		USB OVCUR DET
10	SPI1 SCK	UART1 CTS	I2C1 SDA	PWM5 A	SIO	PIO0	PIO1		USB VBUS DET
11	SPI1 TX	UART1 RTS	I2C1 SCL	PWM5 B	SIO	PIO0	PIO1		USB VBUS EN
12	SPI1 RX	UART0 TX	I2C0 SDA	PWM6 A	SIO	PIO0	PIO1		USB OVCUR DET
13	SPI1 CSn	UART0 RX	I2C0 SCL	PWM6 B	SIO	PIO0	PIO1		USB VBUS DET
14	SPI1 SCK	UART0 CTS	I2C1 SDA	PWM7 A	SIO	PIO0	PIO1		USB VBUS EN
15	SPI1 TX	UART0 RTS	I2C1 SCL	PWM7 B	SIO	PIO0	PIO1		USB OVCUR DET
16	SPI0 RX	UART0 TX	I2C0 SDA	PWM0 A	SIO	PIO0	PIO1		USB VBUS DET
17	SPI0 CSn	UART0 RX	I2C0 SCL	PWM0 B	SIO	PIO0	PIO1		USB VBUS EN
18	SPI0 SCK	UART0 CTS	I2C1 SDA	PWM1 A	SIO	PIO0	PIO1		USB OVCUR DET
19	SPI0 TX	UART0 RTS	I2C1 SCL	PWM1 B	SIO	PIO0	PIO1		USB VBUS DET
20	SPI0 RX	UART1 TX	I2C0 SDA	PWM2 A	SIO	PIO0	PIO1	CLOCK GPIN0	USB VBUS EN
21	SPI0 CSn	UART1 RX	I2C0 SCL	PWM2 B	SIO	PIO0	PIO1	CLOCK GPOUT0	USB OVCUR DET
22	SPI0 SCK	UART1 CTS	I2C1 SDA	PWM3 A	SIO	PIO0	PIO1	CLOCK GPIN1	USB VBUS DET
23	SPI0 TX	UART1 RTS	I2C1 SCL	PWM3 B	SIO	PIO0	PIO1	CLOCK GPOUT1	USB VBUS EN
24	SPI1 RX	UART1 TX	I2C0 SDA	PWM4 A	SIO	PIO0	PIO1	CLOCK GPOUT2	USB OVCUR DET
25	SPI1 CSn	UART1 RX	I2C0 SCL	PWM4 B	SIO	PIO0	PIO1	CLOCK GPOUT3	USB VBUS DET
26	SPI1 SCK	UART1 CTS	I2C1 SDA	PWM5 A	SIO	PIO0	PIO1		USB VBUS EN
27	SPI1 TX	UART1 RTS	I2C1 SCL	PWM5 B	SIO	PIO0	PIO1		USB OVCUR DET
28	SPI1 RX	UART0 TX	I2C0 SDA	PWM6 A	SIO	PIO0	PIO1		USB VBUS DET
29	SPI1 CSn	UART0 RX	I2C0 SCL	PWM6 B	SIO	PIO0	PIO1		USB VBUS EN

Für jeden GPIO kann jeweils nur eine Funktion ausgewählt werden. Ebenso sollte jeder Peripherieeingang (z.B. UART0 RX) nur jeweils an einem GPIO ausgewählt werden.
Wenn derselbe Peripherieeingang mit mehreren GPIOs verbunden ist, sieht das Peripheriegerät das logische ODER dieser GPIO-Eingänge.

Table 279. General Purpose Input/Output (GPIO) User Bank Functions
Function Name	Description
SPIx	Verbinden Sie eine der internen PL022 SPI-Peripheriegeräte mit GPIO
UARTx	Verbinden Sie einen der internen PL011 UART-Peripheriegeräte mit GPIO
I2Cx	Verbinden Sie einen der internen DW I2C-Peripheriegeräte mit GPIO
PWMx A/B	Schließen Sie eine PWM-Scheibe an GPIO an. Es gibt acht PWM-Slices mit jeweils zwei Ausgangskanälen (A/B). Der B-Pin kann auch als Eingang für die Messung von Frequenz und Tastverhältnis verwendet werden.
SIO	Software-Steuerung von GPIO über den Single-Cycle-IO-Block (SIO). Die SIO-Funktion (F5) muss ausgewählt werden, damit die Prozessoren einen GPIO ansteuern können, aber der Eingang ist immer angeschlossen, so dass die Software den Zustand der GPIOs jederzeit überprüfen kann.
PIOx	Schließen Sie einen der programmierbaren IO-Blöcke (PIO) an GPIO an. PIO kann eine Vielzahl von Schnittstellen implementieren und verfügt über eine eigene interne Pin-Mapping-Hardware, die eine flexible Platzierung digitaler Schnittstellen an GPIOs der Benutzerbank ermöglicht. Die PIO-Funktion (F6, F7) muss für PIO ausgewählt werden, um einen GPIO anzusteuern, aber der Eingang ist immer verbunden, so dass die PIOs immer den Zustand aller Pins sehen können.
CLOCK GPINx	Allzweck-Takteingänge. Kann an eine Reihe von internen Taktdomänen auf dem RP2040 geroutet werden, z.B. um einen 1Hz-Takt für die RTC bereitzustellen, oder kann an einen internen Frequenzzähler angeschlossen werden.
CLOCK GPOUTx	Allzweck-Taktausgänge. Kann eine Reihe von internen Takten auf GPIOs treiben, mit optionaler ganzzahliger Teilung.
USB OVCUR DET/VBUS DET/VBUS EN	USB-Leistungssteuerungssignale an/von dem internen USB-Controller