【奇葩瑞萨-004】RX系列单片机的GPIO初始化

以RX66T单片机和RX130单片机为例。

与IO口相关的寄存器

端口的配置，就是写入端口配置相关寄存器的过程。
就瑞萨RX系列单片机而言，包括PORT寄存器和MPC寄存器。

端口（PORT）寄存器

1. PDR：GPIO方向寄存器，读/写型
   1：输出
   0：输入（默认值）
   PORTm.PDR.BITn对应Pmn。

有些端口只内建了输入逻辑门电路，即便将其PDR位设置为1，也是无效的。
不存在的端口只可配置PDR（目的：省电），至于①哪些端口不存在、②PDR该配置成0还是1，就要参考目标单片机的数据手册“Initialization of the Port Direction Register (PDR)”章节。

2. PODR：GPIO输出电平寄存器，读/写型
   1：输出H
   0：输出L（默认值）
   PORTm.PODR.BITn对应Pmn。
   有些端口只内建了输入逻辑门电路，即便将其PODR位设置为1，也不能输出。

3. PIDR：端口输入电平寄存器，只读型
   1：输入了H
   0：输入了L
   PORTm.PIDR.BITn对应Pmn。
   不论Pmn的PDR位和PMR位如何设置，只要其MPC寄存器没有被配置为模拟模式（0x80），Pmn的瞬时输入电平就总能通过PIDR读出。

4. PMR：端口模式寄存器，读/写型
   1：外设模式
   0：GPIO模式（默认值）
   PORTm.PMR.BITn对应Pmn。

5. ODRy（y = 0, 1）：端口开漏寄存器，读/写型
   1：CMOS输出
   0：NMOS开漏输出（默认值）
   PORTm.ODR0/1.BITx与Pmn的对应关系是

PORTm.ODR0	BIT6	BIT4	BIT2	BIT0
Pmn	Pm3	Pm2	Pm1	Pm0
PORTm.ODR1	BIT6	BIT4	BIT2	BIT0
Pmn	Pm7	Pm6	Pm5	Pm4

6. PCR：端口输入上拉寄存器，读/写型
   1：有内部上拉
   0：无内部上拉（默认值）
   PORTm.PCR.BITn对应Pmn。
   如果端口设置为外部总线端口（WAIT端口除外）、通用输出口，外设输出口，那么PCR的设置是无效的。
   不存在端口不可配置PCR位，必须保留默认值0。

7. 暂时不表：DSCR，DSCR2：端口驱动能力寄存器

端口功能控制（MPC）寄存器

1. PWPR：MPC写保护寄存器，读/写型
   BIT7：PFSWE写保护位 0：可写入 1：不可写入
   BIT6：FPS写保护位 0：可写入 1：不可写入
   其它：保留位，必须保留默认值0。

2. FPS：端口功能寄存器，读/写型
   BIT7：ASEL，模拟功能选择位
   BIT6：ISEL，EXTI功能选择位
   BIT5~0：PSEL，外设功能选择位
   MPC.PmnFPS对应Pmn。
   不同Pmn的上述BIT支持情况不同，应参考目标单片机的数据手册“Multi-Function Pin Controller (MPC)–Register Descriptions”章节。不支持的BIT位不可设定，必须保留默认值0。

3. 暂时不表：PFCSE

4. 暂时不表：PFCSS0

5. 暂时不表：PFAOE0、PFAOE1

6. 暂时不表：PFBCR0、PFBCR1、PFBCR2、PFBCR4

MPC.PmnFPS的设置过程

1. 复位PMR位
2. 设定外设端口的输入/输出方向
3. 关闭FPS写保护
4. 整体写入PmnFPS
5. 打开FPS写保护
6. 根据需要，置位PMR位

MPC寄存器设置注意事项

1. 设置PmnFPS前，必须确保Pmn的PMR为0；否则，会有不可预料的信号在Pmn输入或输出。
2. PmnFPS的设定值必须参照芯片手册。如果写入值超出手册的范围，则不能保证写入操作的正确性。
3. 不能把同一个外设功能分配给多个引脚。比如一个UART只能有1个TX通道，不能有多个TX通道。
4. 凡是模拟模式端口，要先设置为普通输入（先令PORTm.PMR.BITn=0，后令PORTm.PDR.BITn=0），再令PmnFPS的ASEL位为1（MPC.PmnFPS=0x80），以避免精度下降。
5. PMR、PDR、PmnFPS的组合是有限的，如下：

状态	PMR	PDR	FPS.ASEL	FPS.ISEL	FPS.PSEL	注意
复位后	0	0	0	0	000000b	复位后端口是普通输入口
普通输入	0	0	0	0/1	x
普通输出	0	1	0	0	x
外设功能	1	x	0	0/1	外设功能
中断输入	1	0	0	1	x
不可屏蔽中断	x	x	x	x	x
模拟模式	0	0	1	x	x
触摸	1	0	0	0	11001b	可当作一种外设功能
EXTAL/XTAL	0	0	x	x	x

注：x表示不需要设定，推荐保留0。

端口Pmn的初始化

参考意法半导体STM8S单片机的标准库函数来设计，端口初始化函数提供3个参数
分别是目标端口编号，端口模式，端口MPC设置

void GPIO_Init(gpio_pin_t pin, gpio_mode_t mode, uint8_t mpc_config);
//pin: 想要设定的端口序号Pmn
//mode: 要设定的端口模式
//mpc_config：要设定的PmnFPS

注意：PmnFPS需要在MPC解锁时才可写入

不同端口模式下，PORT、MCP寄存器的配置顺序

1. 设置为复位后的状态

寄存器	PMR	PODR	PDR	PCR	PmnPFS	PMR
设定值	0	0	0	0	0x00	-

2. 设置为浮空输入&无中断

寄存器	PMR	PODR	PDR	PCR	PmnPFS	PMR
设定值	0	0	0	0	0x00	-

3. 设置为上拉输入&无中断

寄存器	PMR	PODR	PDR	PCR	PmnPFS	PMR
设定值	0	0	0	1	0x00	-

4. 设置为普通输出H

寄存器	PMR	PODR	PDR	PCR	PmnPFS	PMR
设定值	0	1	1	0	0x00	-

5. 设置为普通输出L

寄存器	PMR	PODR	PDR	PCR	PmnPFS	PMR
设定值	0	0	1	0	0x00	-

6. 设置为外设功能

寄存器	PMR	PODR	PDR	PCR	PmnPFS	PMR
设定值	0	0	0	0	查表	1

7. 设置为模拟模式

寄存器	PMR	PODR	PDR	PCR	PmnPFS	PMR
设定值	0	0	0	0	0x80	-

※1："-"表示跳过
※2：应按照表格中从左到右的顺序设置寄存器

感想：与STM32 GPIO配置的对比

1. 比照STM32，RX的PMR设置，相当于32上设置AFIO。
2. RX比STM32的端口设置多了MPC，即“IO挂靠在哪个外设上”的设置。
3. 在RX上，当某端口作为UART-TX功能时，在发送空闲时，似乎要设置它为普通输出H，才能保证空闲时TX线路维持高电平（很离谱？）