嵌入式系统GPIO 输入输出实验报告_gpio控制实验报告
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实验四 GPIO 输入实验
一、实验目的1、能够使用GPIO的输入模式读取开关信号。
2、掌握GPIO相关寄存器的用法和设置。
3、掌握用C语言编写程序控制GPIO。
二、实验环境
PC机
一台
ADS 1.2集成开发环境 一套
EasyARM2131教学实验平台 一套
三、实验内容
1.实验通过跳线 JP8 连接KEY1与P0.16，程序检测按键KEY1 的状态，控制蜂鸣器BEEP 的鸣叫。按下KEY1，蜂鸣器鸣叫，松开后停止蜂鸣。（调通实验后，改为KEY3键进行输入）。
2.当检测到KEY1有按键输入时点亮发光二极管LED4并控制蜂鸣器响，软件延时后关掉发光管并停止蜂鸣，然后循环这一过程直到检测按键没有输入。（键输入改为键KEY4，发光管改为LED6）。
3.结合实验三，当按下按键Key1时，启动跑马灯程序并控制蜂鸣器响，软件延时后关掉发光管并停止蜂鸣，然后循环这一过程直到检测按键再次按下。
四、实验原理
当P0 口用于GPIO输入时（如按键输入），内部无上拉电阻，需要加上拉电阻，电路图参见图 4.2。
进行 GPIO 输入实验时，先要设置IODIR 使接口线成为输入方式，然后读取IOPIN 的值即可。
图 4.2按键电路原理图
实验通过跳线 JP8 连接KEY1_P0.16，程序检测按键KEY1 的状态，控制蜂鸣器BEEP 的鸣叫。按下KEY1，蜂鸣器鸣叫，松开后停止蜂鸣。
在这个实验中，需要将按键KEY1 输入口P0.16 设为输入口而蜂鸣器控制口P0.7 设置为输出口。蜂鸣器电路如图 4.3 所示，当跳线JP6 连接蜂鸣器时，P0.7 控制蜂鸣器，低电平时蜂鸣器鸣叫。LED灯电路如图4.4所示，低电平时灯亮。
图 4.3 蜂鸣器控制电路
图 4.4 LED 控制电路
程序首先设置管脚连接寄存器PINSEL0 和PINSEL1，设置P0.16 为输入，设置P0.7，P1.21 为输出。然后检测端口P0.16 的电平，对P0.7, P1.21进行相应的控制，流程图如图 4.5 所示，实现程序见程序清单 4.1。
图 4.5 按键输入实验流程图
五、实验步骤、源代码及调试结果
内容1
实验步骤
① 启动ADS1.2IDE集成开发环境，选择ARM Executable Image for lpc2131工程模板建立一个工程BEEP_key。② 在user组里编写主程序代码main.c。
③ 选用DebugInFLASH生成目标，然后编译链接工程。④ 将EasyARM教学实验开发平台上的相应管脚跳线短接。⑤ 选择Project->Debug，启动AXD进行JLINK仿真调试。
⑥ 全速运行程序，程序将会在main.c的主函数中停止。如下图所示：
⑦ 单击Context Variable图标按钮（或者选择Proceor Views->Variables）打开变量观察窗口，通过此窗口可以观察局部变量和全局变量。选择System Views->Debugger Internals 即可打开LPC2000系列ARM7微控制器的片内外寄存器窗口。
通过变量窗口可以观察变量BEEP、KEY1等的值和ARM7微控制器的片内外寄存器窗口。如下图所示：
⑧ 可以单步运行程序，先按下Key1，观察IO0PIN寄存器的值，然后断开Key1，观察IO0PIN寄存器的值。可以设置/取消断点；或者全速运行程序，停止程序运行，观察变量的值，判断蜂鸣器控制是否正确。如下图所示：
图4.6 未按下Key1时IO0PIN的值 图4.7 按下Key1时IO0PIN的值
由上两图可知，当按下Key1时，IO0PIN寄存器的第16位由1变为0（F变为E），key1与P0.16相连，按下Key1时，P0.16管脚输出电平由1变为0，寄存器值变化，蜂鸣器响，说明控制是正确的。
现象描述：按下KEY1，蜂鸣器鸣叫，松开后停止蜂鸣。源代码：
#include “config.h” const uint32 BEEP = 1
（改为KEY3时，只需“const uint32 KEY1 = 1
/******************************************************************************************* ** 函数名称：main()** 函数功能：GPIO 输入实验测试。
** 检测按键KEY1。KEY1 按下，蜂鸣器蜂鸣，松开后停止蜂鸣。** 跳线说明：把 JP8 的KEY1 跳线短接，JP11 连接蜂鸣器。
*******************************************************************************************/ int main(void){ PINSEL0 = 0x00000000;// 所有管脚连接GPIO PINSEL1 = 0x00000000;IO0DIR = BEEP;// 蜂鸣器控制口输出，其余输入 while(1){ if((IO0PIN & KEY1)== 0)IO0CLR = BEEP;// 如果KEY1 按下，蜂鸣器鸣叫 else IO0SET = BEEP;// 松开则停止蜂鸣 } return 0;}
内容二
实验步骤
① 启动ADS1.2IDE集成开发环境，选择ARM Executable Image for lpc2131工程模板建立一个工程BEEP_key。② 在user组里编写主程序代码main.c。
③ 选用DebugInFLASH生成目标，然后编译链接工程。④ 将EasyARM教学实验开发平台上的相应管脚跳线短接。⑤ 选择Project->Debug，启动AXD进行JLINK仿真调试。⑥ 全速运行程序，程序将会在main.c的主函数中停止。如下图所示：
⑦ 单击Context Variable图标按钮（或者选择Proceor Views->Variables）打开变量观察窗口，通过此窗口可以观察局部变量和全局变量。选择System Views->Debugger Internals 即可打开LPC2000系列ARM7微控制器的片内外寄存器窗口。
通过变量窗口可以观察变量BEEP、KEY1等全局变量、i等本地变量和ARM7微控制器的片内外寄存器窗口。如下图所示：
左图所示为ARM7微控制器的片内寄存器窗口。
图4.9 本地变量
图4.8 全局变量
⑧ 可以单步运行程序，先按下Key1，观察IO0PIN寄存器的值，然后断开Key1，观察IO0PIN寄存器的值。可以设置/取消断点；或者全速运行程序，停止程序运行，观察变量的值，判断蜂鸣器控制是否正确。如下图所示：
.图4.10 未按下KEY1时IO0PIN的值 图4.11 按下KEY1后IO0PIN的值
对比图4.10和4.11，发现按下KEY1后，IO0PIN寄存器的第16位由1变为0；而KEY1对应管脚P0.16，当按下时输入低电平，这说明KEY1的控制是正确的。
上图所示为运行 “IO0CLR = BEEP”后IO0PIN寄存器的值，与图4.10对比，发现第8位由1变为0，BEEP对应P0.7管脚，这说明BEEP的控制是对的。现象描述：当按下KEY1时，蜂鸣器鸣响，LED4亮；当松开KEY1后，蜂鸣器静音，LED4灭。
源代码如下：
#include “config.h” const uint32 BEEP = 1
（改为KEY4按键时，只需把上句代码改为“const uint32 KEY4=1
（改为LED6时，只需把上句代码改为“const uint32 LED6=1
** 检测按键KEY1。KEY1 按下，蜂鸣器蜂鸣，松开后停止蜂鸣。** 跳线说明：把 JP8 的KEY1 跳线短接，JP11 连接蜂鸣器。
*******************************************************************************************/ int main(void){ Uint32 i;
PINSEL0 = 0x00000000;// 所有管脚连接GPIO PINSEL1 = 0x00000000;IO0DIR = BEEP;// 蜂鸣器控制口输出0 IO1DIR = LEDS4;// 设置LED4 灯亮 while(1){ if((IO0PIN & KEY1)== 0)for(i=0;i
// 软件延时
IO0SET = BEEP;// 松开则停止蜂鸣
IO1SET= LEDS4;// 设置LED4 灯灭 } for(i=0;i
// 软件延时
内容三
实验步骤
① 启动ADS1.2IDE集成开发环境，选择ARM Executable Image for lpc2131工程模板建立一个工程BEEP_key。② 在user组里编写主程序代码main.c。
③ 选用DebugInFLASH生成目标，然后编译链接工程。④ 将EasyARM教学实验开发平台上的相应管脚跳线短接。⑤ 选择Project->Debug，启动AXD进行JLINK仿真调试。
⑥ 全速运行程序，程序将会在main.c的主函数中停止。如下图所示：
⑦ 单击Context Variable图标按钮（或者选择Proceor Views->Variables）打开变量观察窗口，通过此窗口可以观察局部变量和全局变量。选择System Views->Debugger Internals 即可打开LPC2000系列ARM7微控制器的片内外寄存器窗口。
通过变量窗口可以观察变量BEEP、KEY1等的值和ARM7微控制器的片内外寄存器窗口。如下图所示：
⑧ 可以单步运行程序，先按下Key1，观察IO0PIN寄存器的值，然后断开Key1，观察IO0PIN寄存器的值。可以设置/取消断点；或者全速运行程序，停止程序运行，观察变量的值，判断蜂鸣器控制是否正确。如下图所示：
图4.12未按下Key1时IO0PIN的值 图4.13按下Key1时IO0PIN的值
由上两图可知，当按下Key1时，IO0PIN寄存器的第16位由1变为0（F变为E），key1与P0.16相连，按下Key1时，P0.16管脚输出电平由1变为0，寄存器值变化，蜂鸣器响，流水灯亮，说明控制是正确的。
现象描述：当按下按键KEY1时，蜂鸣器鸣响，流水灯亮；松开后，蜂鸣器静音，流水灯灭。
源代码如下： #include “config.h”
const uint32 BEEP = 1
void DelayNS(uint32 dly){ uint32 i;
for(;dly>0;dly--){ for(i=0;i
/******************************************************************************************* ** 函数名称：liushuideng()** 函数功能：流水灯显示实验。
** 调试说明：连接跳线 JP12 至LED8~LED1。
*******************************************************************************************/ /* 流水灯花样，低电平点亮，注意调用时候用了取反操作 */ const uint32 LED_TBL[] = { 0x00, 0xFF, // 全部熄灭后，再全部点亮
0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80, // 依次逐个点亮 0x01, 0x03, 0x07, 0x0F, 0x1F, 0x3F, 0x7F, 0xFF, // 依次逐个叠加 0xFF, 0x7F, 0x3F, 0x1F, 0x0F, 0x07, 0x03, 0x01, // 依次逐个递减 0x81, 0x42, 0x24, 0x18, 0x18, 0x24, 0x42, 0x81, // 两个靠拢后分开 0x81, 0xC3, 0xE7, 0xFF, 0xFF, 0xE7, 0xC3, 0x81 // 从两边叠加后递减 };int liushuideng(void){ uint8 i;PINSEL1 = 0x00000000;// 设置管脚连接GPIO IO1DIR = LEDS8;// 设置LED 控制口为输出 while(1){ for(i=0;i
int main(void){ uint32 i;PINSEL0 = 0x00000000;// 所有管脚连接GPIO PINSEL1 = 0x00000000;IO0DIR = BEEP;// 蜂鸣器控制口输出0
while(1){ if((IO0PIN & KEY)== 0){for(i=0;i
// 软件延时 // 软件延时
六、思考题
1、如果将P0.30设置为GPIO输入模式，且管脚悬空，那么读取P0.30得到的值是0还是1？或者是不确定？
当管脚悬空时，该管脚有可能是高电平也有可能是低电平。读取IO0PIN的值并不能确定管教的值。有时管脚是高电平，读取到的不一定是高电平。
2、如果需要读取当前P0.7的输出值(不是管脚上的电平)，如何实现？ 将该管脚与一个LED连接，若LED亮，则输出值为0，否则为1.
