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飞思卡尔单片机寄存器及汇编指令详解
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关注微信公众号导读：第6章S08输入输出接口，S08AW系列微控制器的I/O接口采用模块化设计方式，即输入/输出系统端口由许多标准模块组成，这些特殊外围设备模块的优先级比通用I/O接口的优先级高，则与该复用管脚相关的输入/输出功能将被禁止，以及按键和LED显示接口、输入/输出接口的设计例程等，用来设定该引脚是用于输入还是输出，当用作输出时，应先将要输出的数据写入该数据寄存器，当用作输入口时，设定MCU的某个引脚是第6章
S08输入输出接口
S08AW系列微控制器的I/O接口采用模块化设计方式，即输入/输出系统端口由许多标准模块组成。以S08AW60为例，其64-Pin封装的芯片端口包括PTA、PTB、PTC、PTD、PTE、PTF和PTG这7个I/O口，共54个通用I/O引脚。这些引脚大都与片上多种外围设备复用，如定时器模块、通信模块和键盘中断模块等。这些特殊外围设备模块的优先级比通用I/O接口的优先级高，因此当使能某个外围设备时，则与该复用管脚相关的输入/输出功能将被禁止。 本章主要介绍S08AW系列微控制器通用I/O端口的功能、设置和使用方法，以及按键和LED显示接口、输入/输出接口的设计例程等。
6.1 S08 I/O端口原理
通用I/O端口又称并行数字I/O端口，用来实现微控制器与外部设备的信息交换，并完成控制和数据采集，是微控制器一个必不可少的基本组成部分。当一个MCU引脚作为通用I/O端口时，应对该引脚的两个寄存器进行设置：一个是该引脚的方向寄存器，用来设定该引脚是用于输入还是输出；另一个是该引脚的数据寄存器，当用作输出时，应先将要输出的数据写入该数据寄存器，然后才能送到引脚上；当用作输入口时，引脚上的数据将先存入该数据寄存器，然后CPU再读该寄存器中已存入的数据。 设定MCU的某个引脚是输入还是输出的方向寄存器是PTxDD，PTxDD是方向寄存器的英文缩写名称，x代表A、B、C、D、E、F、G这八个端口之一。
6.1.1 I/O端口引脚分布
S08AW60的I/O引脚包括8个端口，共计54个引脚： ? PTA(0-7)：A口8个引脚仅具有普通I/O引脚功能，没有与其它功能模块复用 ? PTB(0-7)：B口8个引脚可与ADC1模块共用 ? PTC(0-6)：C口7个引脚可与SCI2、 IIC1以及MCLK模块共用 ? PTD(0-7)：D口8个引脚可与ADC1、KBI1、TPM1以及TPM2模块共用 ? PTE(0-7)：E口8个引脚可与SCI1、TPM1以及SPI1模块共用 ? PTF(0-7)：F口8个引脚可与TPM1以及TPM2模块共用 ? PTG(0-6)：G口7个引脚可与ICG以及KBI1模块共用 S08AW60通用I/O引脚分布以及与各个功能模块的复用关系如图6-1所示。
87 MC9S08AW60 PTA0 PTA1 PTA2 PTA3 PTA4 PTA5 PTA6 PTA7 PTA PTG0/KBI1P0 PTG1/KBI1P1
PTG2/KBI1P2
PTG3/KBI1P3 PTG4/KBI1P4
PTG6/EXTAL PTG PTB PTB0/AD1P0 PTB1/AD1P1
PTB2/AD1P2
PTB3/AD1P3
PTB4/AD1P4 PTB5/AD1P5
PTB6/AD1P6
PTB7/AD1P7
PTC0/SCL1 PTC1/SDA1
PTF6 PTF5/TPM2CH1
PTF4/TPM2CH0
PTF3/TPM1CH5
PTF2/TPM1CH4 PTF1/TPM1CH3
PTF0/TPM1CH2
PTC3/TxD2 PTC4
PTE0/TxD1 PTE1/RxD1
PTE2/TPM1CH0
PTE3/TPM1CH1 PTE4 /SS1 PTE5/MISO1
PTE6/MOSI1
PTE7/SPSCK1
PTD0/AD1P8
PTD1/AD1P9 PTD2/AD1P10/KBI1P5
PTD3/AD1P11/KBI1P6
PTD4/AD1P12/TPM2CLK
PTD5/AD1P13
PTD6/AD1P14/TPM1CLK
PTD7/AD1P15/KBI1P7
图6-1 通用I/O引脚与各个功能模块的复用关系
I/O端口工作原理
S08AW60的通用I/O一般可通过设置相应的寄存器使其具有输入、输出、内部上拉选择、斜率控制及驱动强度控制等功能。 选择I/O端口工作方式的控制寄存器有PTxDD、PTxD、PTxPE、PTxSE、PTxDS等。其中PTxDD代表端口方向寄存器，PTxD代表端口数据寄存器，PTxPE代表内部上拉控制寄存器，PTxSE代表斜率控制寄存器，PTxDS代表驱动强度选择寄存器。关于上拉控制、斜率控制以及驱动强度选择寄存器将在后面介绍。 S08AW60MCU微控制器的双向可编程通用I/O(GPIO)中单个引脚的简化功能逻辑示意图参见图6-2。每个引脚有两个寄存器控制：数据寄存器PTxDn和数据传输方向寄存器PTxDDn，其中x代表端口名，如A、B、C、D、E、F、G，n代表该端口的第几位引脚，n=0，1，2?7。例如PTAD1表示PTA端口引脚1的数据寄存器。
88 VDD DQ写PTxPEn 上拉使能 上拉寄存器 数
读/写PTxDn 数据寄存器 上拉电阻 写PTxDEn DQ驱动强度(高/低) 驱动强度寄存器 写PTxSEn DQ斜率控制使能 斜率控制寄存器 写PTxDDn DQ方向使能(输入/输出) 方向寄存器 输出数据 驱动器 I/O引脚 输入数据 1 输入数据 0 同步控制 总线时钟 BUSCLK
双向GPIO原理示意图
1．数据方向寄存器PTxDDn 数据方向寄存器PTxDDn决定x端口各引脚是输入还是输出，各个端口的每一个引脚都对应数据方向寄存器中的一位。若PTxDDn=0，相应的x端口的n引脚作为输入引脚，读取PTxD 将返回该引脚值。 当PTxDDn=1，相应x端口的n引脚作为输出引脚，读取PTxD 将返回最后一次写入PTxD的值。 每个端口由5～8个引脚组成。例如，对于A口的某个引脚PTA0，当设置PTADD0=0时，PTA0引脚作为普通输入引脚，可以将外部的高/低电平通过该引脚写入MCU内部；当PTADD0=1时，PTA0引脚作为普通输出引脚，MCU内部可以通过该引脚输出高电平或低电平。 另外，对于模拟功能和数字功能复用的引脚，模拟功能具有较高的优先级。当引脚复用为模拟功能，则该引脚数字功能被关闭，此时读该端口数据寄存器将返回0。当同时使能端口模拟功能和数字功能时，则模拟功能控制该引脚。例如，对于端口B的引脚，若同时使能ADC功能及通用I/O时，则ADC功能控制该端口引脚。 在应用程序设计时，欲将某端口的某个引脚设为输出，通常应先设置该端口的方向寄存器（即写入1），然后再向相应端口的数据寄存器PTxDn写入输出数据（0或1）。 例如：为了将A端口的Bit2位设为输出，可以使用汇编指令BSET：
；通过向A口方向寄存器的Bit2位赋值1来使该位为输
89 ；出功能。例如，原来PTADD=B，执行此汇编语句 ；后PTADD=B
2．端口上拉电阻寄存器
在上拉寄存器PTxPE中，可设定该端口的某管脚是否使能内部上拉器件。如果并行输入/ 输出控制逻辑或任何外围设备功能将管脚配置为输出，上拉器件就会被禁止，这与对应的上拉寄存器位的状态无关。如果管脚由模拟功能控制，上拉器件同样会被禁止。
3. 斜率控制寄存器 在斜率控制寄存器PTxSE中，可设定该端口的某管脚是否使能斜率控制。该功能启动时，转换控制限制输出的转换速度。它起到的作用就是减少输出的波形在跳变沿时的过冲，使电压波形的上升或下降的斜率减少，变得平滑些。斜率控制寄存器对配置为输入的管脚没有任何影响。 4．驱动强度选择寄存器 在驱动强度选择寄存器PTxDS中，通过设置对应的位可以选择该管脚是高驱动强度或低驱动强度，高驱动时能够送出或吸收更大的电流。不过要注意的是：不能超出MCU送出或吸收电流的限制范围。通常引脚正常工作时的拉/灌电流在高驱动时为±10mA，低驱动强度为±2mA，极限值最大不超过25mA。 复位后所有与I/O共用的外围设备功能被禁止，各管脚被默认配置为输入(PTxDDn = 0)，斜率控制使能（PTxSEn = 1）、选定低驱动强度（PTxDSn = 0）、内部上拉被禁止（PTxPEn = 0）。
S08AWI/O端口设置
S08AW60MCU的每个端口除了可作为通用I/O外，还分别具有专用I/O功能，可以根据需要选择。有的端口启动专用功能后，通用I/O功能将自动关闭；有的端口专用功能只占用部分引脚，其余引脚的I/O功能仍可以正常工作。例如PTB端口就可以设置为A/D输入功能。此外，有的引脚仅具有单向输入或输出功能。具体情况取决于专用功能的特殊要求以及对I/O的设置，可参见其它章节。这里分别介绍各个I/O接口的并行通用数字I/O功能和设置方法。
A口相关寄存器
1．端口A数据寄存器和数据方向寄存器 A口数据寄存器PTAD及数据方向寄存器PTADD如表6-1和表6-2所示。PTAD的英文全称是Port A Data Register，PTADD的英文全称是Port A Data Direction Register。
A口数据寄存器 复位默认值：B 寄存器名 读写 Read
Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 PTAD Write PTAD7 PTAD6 PTAD5 PTAD4 PTAD3 PTAD2 PTAD1 PTAD0 当A口被设为输入端口时，读取PTAD寄存器将返回引脚的逻辑电平值；A设为输出端口时，读取PTAD寄存器将返回上一次写入该寄存器的值，写入的数据将被锁存在PTAD中。 表6-2
A口数据方向寄存器 复位默认值：B 寄存器名 读写 Read
Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 PTADD Write PTADD7 PTADD6 PTADD5 PTADD4 PTADD3 PTADD2 PTADD1 PTADD0
方向寄存器的这些位控制着A 端口管脚的数据传输。复位后，默认PTADD寄存器各位为0，此时为高阻输入状态，上拉功能被禁止。
2. 端口A控制寄存器(PTAPE,PTASE,PTADS) 一个端口的控制寄存器通常包括该端口的输入功能时的上拉电阻使能、输出功能时的压摆率使能（又称斜率使能）和输出功能时的强弱驱动选择这三种选择。 A端口上拉使能寄存器PTAPE(Port A Pin Internal Pullup Enable Control Registers)如表6-3所示。当端口A作为输入引脚时，PTAPE中的各位控制着相应引脚内部上拉是否使能；当端口A作为输出引脚时，无论该寄存器各位处于何种状态，内部上拉均关闭。 表6-3
A口上拉使能控制寄存器 复位默认值：B 寄存器名 读写 Read Write Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 PTAPE PTAPE7 PTAPE6 PTAPE5 PTAPE4 PTAPE3 PTAPE2 PTAPE1 PTAPE0
PTAPE[7:0]―上拉使能端口A 1：内部上拉使能。 0：内部上拉关闭。 A端口斜率控制寄存器PTASE(Port A Pin Output Slew Rate Control Enable Registers)如表6-4所示。当端口A作为输出引脚时，PTASE中的各位控制各相关PTA管脚是否使能输出斜率；当端口A作为输入引脚时，无论该寄存器各位处于何种状态均不会产生任何影响。
91 包含总结汇报、人文社科、旅游景点、经管营销、文档下载、教学研究以及V5第6章 S08输入输出接口等内容。本文共8页
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