韌體的設定中，GPIO及DAC的module設定算是比較簡單的
這章會主要說明一些GPIO可能會常用到的設定
並一樣以TI F28004x的晶片進行範例

GPIO是什麼

GPIO（英語：General-purpose input/output），通用型之輸入輸出的簡稱
其接腳可以供使用者由程式控制自由使用，PIN腳依現實考量可作為通用輸入（GPI）或通用輸出（GPO）或通用輸入與輸出（GPIO）
GPIO是數位訊號，所以只能輸入輸出電位的高低(High/Low)，在實際使用上，常用來:

1. 輸出高低訊號控制MCU外部IC
2. 讀取輸入訊號，判斷訊號後處理

GPIO在MCU上除了設置輸入及輸出外
還要看電路的特性，來決定要使用不種型態的驅動方式，以下以F28004X的設定來說明

GPIO Pin 與實際腳位

在MCU上的引腳(Pin)通常都是MUX的，複用腳位
意思是在一隻實體MCU引腳，可以透過Register的設定，來改變功能，使其成為GPIO、I2C、SPI等其中一種功能使用

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所有的GPIO Pin一開始預設皆為Input

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設定圖中，引腳的最外部有Pull-Up的功能可以選用

Pull-Up功能在沒有外部訊號驅動輸入引腳時，可將輸入引腳保持在已知狀態
Pin腳如果空接(沒有連接到任何外部電路)，在讀取這個Pin時，有可能會受到雜訊的影響，訊號時High時Low的，造成floating狀態
floating的狀態會造成MCU判斷訊息上的不穩定，處理方式通常是在實體腳位加上以下任一電阻

• 上拉電阻(Pull-Up): 從VCC(MCU供電電壓)並聯一個電阻，將電壓準位強制在High
• 下拉電阻(Pull-Down): 從GND(MCU 地的準位)並聯一個電阻，將電壓準位強制在Low

GPIO輸入

輸入的設定較為簡單
主要GPIO拮取訊號的速度跟要不要反轉訊號
訊號的速度靠著MCU的系統時脈(System Clock, SYSCLK)來決定
F28004x有四種可以選

• Sync
• 3-sample
• 6-sample
• Async
  Async在GPIO為input時是沒有用的，這是用來給其它MCU外部設備用的
  Sync依靠著SYSCLK同步。由於外部輸入訊號是非同步(Async)的，因此可能需要長達 SYSCLKOUT 的延遲週期才能變更 MCU 的輸入。

以F28004x來說，MCU運作時脈是100MHz(10㎱)，GPIO輸入改變狀態的話，最慢有可能會等10㎱才知道狀態變更，這是韌體工程上，每次都要注意這些小小的時序，幫助之後編寫程式碼或是除錯
sample的意思是在一個固定的SYSCLK的時間內，取樣幾次，超過多少門檻，才判定改變GPIO狀態
example的圖片中已說明

GPIO輸出

輸出利用Register讓實體腳位電壓為High/Low

圖中F28004x有2個核心(C28x, CLA)可以控制GPIO Data，這部份之後再講

輸出準位的驅動方式

輸出上還有一個open drain logic的模組，那是什麼？

簡短的來說，雖然都是同樣控制High/Low，但是悠關到驅動的電壓及電流

Push-Pull

Push-pull，也稱為active drive。電路使用兩個晶體管來確定邏輯高低。
從push-pull電路中可以看出：
當MCU要輸出High準位時，Vin會為High(電壓Push到高準位)，上方的P MOS會導通，輸出為High
當MCU要輸出High準位時，Vin會為Low(電壓Pull到低準位)，下方的N MOS會導通，輸出為Low

高準位是由MCU的VCC來決定，因此可以由MCU自行調整準位的高低

Open-Drain

Open-Drain是使用帶有下拉或上拉電阻數位電路，High的準位由外部決定 當MCU要輸出High準位時，開關器件關閉，GPIO輸出為Vexternal(這裡要看一下MCU內部線路，情況有可能反過來，但以上面的解說圖來說，是這樣運作的)

以上2種方式差別是由MCU推動或是從外部推動
Push-Pull的控制準位可High可Low，Open-Drain只能上拉或是下拉，且是看外部線路能力決定準位轉換速度
Push-Pull常用在給外部IC控制訊號，Open-Drain常用在大功率或是跟其它共享線路時使用

總結

GPIO的應用在MCU裡是基本的
在應用上除了控制線路上的準位外
我也常拿來當作Debug的訊號使用，測量程式執行週期、處理時間等
後續有更多進階的應用，比如說GPIO IN變更準位時，MCU可以做一些反應