Микроконтроллеры STM8. Порты ввода-вывода.

Микроконтроллеры STM8. Порты ввода-вывода.

Здравствуйте,
Сегодня мы с вами разберемся, как устроены порты ввода-вывода у STM8S.
Количество линий ввода-вывода, естественно, различно у разных моделей контролеров, и колеблется от 16 (в двадцатиногом корпусе) до 68 для микроконтроллеров в корпусе LQFP-80. При этом линии портов не одинаковы и имеют различную нагрузочную способность. Уточню на всякий случай, что порты у STM8 восьмибитные, каждую ножку порта можно настроить индивидуально.
Для примера возьмем даташит на микроконтроллер, установленный в плату STM8S Discovery — STM8S105C6, если кто забыл. К слову, принцип построения документации у ST схож с подходом TI – есть один reference manual на все семейство, где описаны все возможные периферийные устройства, и отдельные короткие даташитики на каждый кристалл с описанием распиновки, содержанием периферии и электрическими характеристиками. В данном случае мы имеем даташит на все семейство STM8S105xx. Идем на страницу номер 9 и смотрим в таблицу:

Очевидно, что у нашего микроконтроллера 48 ножки, из которых в качестве линий ввода-вывода мы можем использовать 38, а из этих тридцати восьми ног шестнадцать имеют имею повышенную нагрузочную способность.
Кроме этого, ножки процессора отличаются по некоторым другим параметрам. Как пример, разберемся, какие параметры у ножки, на которую подключен светодиод на плате Dicsovery. В этом документе на странице 14 смотрим на схему модуля, и видим, что светодиод подключен к ножке PD0 с номером 41. Теперь открываем предыдущий даташит на собственно контроллер и для начала смотрим таблицу 5 на странице 21. Это легенда для таблицы номер 6, которая начинается на странице 25. Находим в ней строку, которая соответствует сорок первой ножке.

И теперь расшифровуем:
— эта ножка – после сброса находится в плавающем состоянии (в столбце floating подчеркнутый крест);
— эта ножка имеет повышенную нагрузочную способность (в столбце High Sink обозначение HS);
— для этой ножки можно выбрать максимальную скорость переключения в 2 или 10 МГц, по умолчанию 2МГц (в столбце Speed обозначение O3);
— кроме своей основной функции эта ножка способна выполнять функции второго канала для Таймера3, остановом для Таймера1, или выводить наружу тактовый сигнал микроконтроллера (столбцы Default alternate functions и Alternate functions after remap).
Основная работа с портами ввода-вывода ведется через пять регистров на каждый порт. Рассмотрим подробнее каждый из них:
Регистр Px_ODR — Port x output data register. Регистр вывода данных, аналог регистра PORTx у AVR. Если пин порта сконфигурирован на выход, то запись в соответствующий бит регистра Px_ODR ведет к соответственному изменению электрического состояния ножки порта.
Регистр Px_IDR — Port x pin input register. Регистр чтения данных, аналог регистра PINx у AVR.
Регистр Px_DDR — Port x data direction register. Регистр направления данных, аналог регистра DDRx у AVR. При записи единицы в какой-либо из битов регистра соответствующий вывод порта конфигурируется как выход. При записи ноля ножка порта конфигурируется на ввод.
Регистр Px_CR1 — Port x control register 1. Регистр управления портом. Аналога такого регистра у AVR нет. В этом регистре конфигурируются электрические свойства ножек порта. Если ножка сконфигурирована в режим ввода, то запись единицы в соответствующий бит регистра Px_CR1 включит встроенную подтяжку к питанию. В другом случае вход плавающий.
Если ножка сконфигурирована в режим вывода, то запись ноля в соответствующий бит регистра Px_CR1 переведет вывод в режим псевдооткрытого коллектора. В другом случае вывод ведет себя как push-pull. Подробнее про типы входов и выходов и с чем их едят доступно написано здесь.
Регистр Px_CR2 — Port x control register 2. Еще один регистр управления портом. Если ножка сконфигурирована на ввод, то соответствующие биты разрешают (единица) или запрещают (ноль) генерацию внешнего прерывания. Для ножки, настроенной на вывод, эти биты выбирают максимальную скорость переключения. Ноль ограничивает скорость до 2 МГц, единица – до 10 МГц.
Для нашего удобства все это сведено фирмой ST в одну табличку (ее уже приводили в этом блоге, но я повторюсь):

Теперь перейдем к практике. Я припаял на макетной области еще один светодиод и подтяжку для него и подключил его к питанию и ножке PD7. R ножке PB0 я подключил кнопку, которая подтянута к земле и коммутирует питание на ножку при нажатии.

Как можно увидеть на фото, у меня есть плата клавиатуры на четыре кнопки, мы же будем использовать одну. Все компоненты схемы соединены при помощи разъемов.

Чтобы узнать, на каком разъеме что находится смотрим таблицы распиновки на странице 11 в документации на плату Discovery. Например, ножка PB0 размещена на колодке CN 3 под номером 10. На фото — подключения на колодки:

Напишем простейшую программу, которая постоянно анализирует состояние кнопки. Если кнопка отпущена – постоянно горит один светодиод, если кнопка нажата – он гаснет и загорается другой.

#include "iostm8.h"      // подключение заголовочного файла с объявлениями регистров, масок и битов

int main( void )         // Основная программа
{
 
  PD_DDR_bit.DDR0 = 1;   // Ножка PD0 конфигурируется на вывод
  PD_CR1_bit.C10 = 1;   // Выход типа Push-pull
  PD_CR2_bit.C20 = 1;   // Скорость переключения - до 10 МГц.
  
  PD_DDR_bit.DDR7 = 1;   // Ножка PD7 конфигурируется на вывод
  PD_CR1_bit.C17 = 1;   // Выход типа Push-pull
  PD_CR2_bit.C27 = 1;   // Скорость переключения - до 10 МГц.
  
  PB_DDR_bit.DDR0 = 0;   // Ножка PB0 конфигурируется на ввод
  PB_CR1_bit.C10 = 0;   // Выход плавающий - у меня установлен подтягивающий резистор
  PB_CR2_bit.C20 = 0;   // Прерывание отключено
  
  
  while(1)              // Бесконечный цикл
  {
        if (PB_IDR_bit.IDR0 == 1) // Проверяем состояние кнопки
        {
          PD_ODR_bit.ODR0 = 1;    // Зажигаем нужные светодиоды
          PD_ODR_bit.ODR7 = 0;    // в зависимости от состояния кнопки
        } else 
        {
          PD_ODR_bit.ODR0 = 0;
          PD_ODR_bit.ODR7 = 1;
        }
  }

}

И коротенькое видео от Капитана Очевидность о том, как работает эта программа. Заранее извиняюсь за плохое качество видео.

На сегодня все, а в следующей статье мы рассмотрим таймеры.