STC8G 8051内核单片机开发(GPIO)

⚙️ ​一、GPIO核心概念​

1. ​GPIO是什么​
   通用输入输出引脚，可编程控制电平状态，实现与外部设备的数据交互（如控制LED、读取按键）。

2. ​STC8G的GPIO特点​

   • 所有IO口支持20mA灌电流​（整片电流≤90mA）
   • 4种工作模式通过寄存器PxM1和PxM0配置（x为端口号）
   • 支持高速翻转​（最高速率达系统时钟的1/2）

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🔧 ​二、GPIO工作模式详解​

​PxM1​	​PxM0​	​工作模式​	​特性​	​适用场景​
0	0	准双向口	弱上拉（约4KΩ），输入前需先输出高电平	按键输入、LED控制
0	1	推挽输出	强驱动能力（20mA），直接输出高/低电平	驱动LED、蜂鸣器
1	0	高阻输入	无上拉/下拉，电流不流入/流出	ADC采样、高精度信号采集
1	1	开漏输出	需外接上拉电阻，可同时支持输入/输出	I²C、单总线通信

💡 ​注​：​

• ​驱动能力​：所有模式均支持20mA灌电流，但整芯片总电流需≤90mA（40引脚以下型号）。
• ​上电默认​：复位后所有IO口默认为准双向口​（高阻输入状态）。
• 注意：除P3.0和P3.1外，其余所有I/O口上电后的状态均为高阻输入状态，用户在 使用I/O口时必须先设置I/O口模式

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🛠️ ​二、GPIO配置步骤与代码示例​

​1. 模式配置方法​

​直接操作寄存器​：

// 推挽输出模式
P1M1 &= ~0x01;  // P1M1.0=0
P1M0 |= 0x01;   // P1M0.0=1 → 推挽输出// 高阻输入模式
P1M1 |= 0x01;   // P1M1.0=1
P1M0 &= ~0x01;  // P1M0.0=0

​使用库函数宏​（需包含STC8G_H_GPIO.h）：

#include "STC8G_H_GPIO.h"void GPIO_Init() {// 设置P1.0为推挽输出P1_MODE_OUT_PP(GPIO_Pin_0); // 设置P1.1为高阻输入（ADC）P1_MODE_IN_HIZ(GPIO_Pin_1); 
}

​2. 输入/输出操作​

• ​输出电平​：直接操作端口寄存器（如P0=0xFF;）。
• ​读取输入​：读取端口寄存器值（如if(P1 & 0x01) {...}）。

​3. 完整初始化示例​

#include "STC8G.h"void GPIO_Init() {// 配置P0.0为推挽输出（LED控制）P0M1 &= ~0x01;  // P0M1.0=0P0M0 |= 0x01;   // P0M0.0=1// 配置P1.3为高阻输入（ADC采样）P1M1 |= 0x08;   // P1M1.3=1P1M0 &= ~0x08;  // P1M0.3=0// 配置P2.1为开漏输出（I²C SDA）P2M1 |= 0x02;P2M0 |= 0x02;
}void main() {GPIO_Init();EA = 1;         // 开启总中断while(1) {P00 = !P00; // LED翻转Delay_ms(500);}
}

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⚡ ​三、高级操作技巧​

​1. 极速电平翻转​

通过总线控制优化提升翻转速度：

P1SR |= 0x01;   // 设置P1.0为高速模式（默认低速抗干扰强）
P10 = !P10;     // 翻转速度可达24MHz系统时钟的1/2

​2. 开漏模式应用（I²C示例）​​

// 配置P2.1为开漏输出（SDA）
P2M1 |= 0x02;   // P2M1.1=1
P2M0 |= 0x02;   // P2M0.1=1// 外接4.7K上拉电阻
P21 = 1;        // 释放总线（高阻态）

​3. 中断触发配置​

// 使能P3.2下降沿中断
IT0 = 1;        // INT0下降沿触发
EX0 = 1;        // 使能INT0
EA = 1;         // 总中断使能// 中断函数
void INT0_ISR() interrupt 0 {IE0 = 0;    // 清除标志// 处理逻辑
}

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⚠️ ​四、关键注意事项​

1. ​灌电流限制​
   单个IO灌电流≤20mA，​整片总电流≤90mA​（如同时驱动4个LED需串联限流电阻）。

2. ​高阻输入防干扰​
   使能施密特触发器抑制噪声：

   P1_ST_ENABLE(GPIO_Pin_2);  // 开启P1.2施密特触发

3. ​开漏模式失效​
   未外接上拉电阻时，读取开漏引脚始终为0，需硬件补电阻。

4. ​准双向口使用陷阱​
   输入前必须先输出高电平：

   P30 = 1;    // 先输出高电平
   value = P30; // 再读取输入

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🚀 ​五、性能优化实战​

​1. 高速PWM信号生成​

// 配置P5.4为推挽高速输出
P5_MODE_OUT_PP(GPIO_Pin_4);
P5SR |= 0x10;   // 高速模式while(1) {P54 = 1;__asm NOP __endasm; // 精确延时P54 = 0;// 生成10MHz方波
}

​2. 低功耗输入配置​

// 睡眠模式下的按键唤醒
P1_MODE_IN_PU(GPIO_Pin_3); // 准双向+上拉
P1IE |= 0x08;              // 使能P1.3中断唤醒
PCON |= 0x02;              // 进入睡眠模式

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⚙️ ​PxPU寄存器功能​

1. ​作用原理​

   • 端口内部3.7K上拉电阻控制位（注：P3.0和P3.1口上的上拉电阻可能会略小一些） 0：禁止端口内部的3.7K上拉电阻（实测为4.2K左右） 1：使能端口内部的3.7K上拉电阻（实测为4.2K左右）。
   • 通过P1PU寄存器控制：
     • ​写0​：禁止引脚内部上拉电阻
     • ​写1​：使能引脚内部上拉电阻 

2. ​寄存器地址与位定义​

   • ​地址​：0xF1（需通过特殊功能寄存器访问）
   • ​位对应关系​：

     位号	7	6	5	4	3	2	1	0
     引脚	P1.7	P1.6	P1.5	P1.4	P1.3	P1.2	P1.1	P1.0

     ​注​：每个位独立控制对应引脚的上拉电阻 。

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🔧 ​配置步骤（C语言示例）​​

​1. 使能P1.0和P1.3的上拉电阻​

#include "STC8G.H"void main() {P1PU |= 0x09;  // 二进制0000 1001：使能P1.0和P1.3的上拉while(1);
}

​2. 关闭P1.5的上拉电阻​

P1PU &= ~0x20;  // 二进制0010 0000取反 → 关闭P1.5上拉

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⚠️ ​关键注意事项​

1. ​模式依赖​：

   • 上拉电阻仅在 ​准双向口（Quasi-Bidirectional）​​ 或 ​开漏输出（Open-Drain）​​ 模式下生效 。
   • 推挽输出/高阻输入模式下配置无效。

2. ​默认状态​：

   • 复位后P1PU = 0x00（所有引脚上拉电阻关闭） 。

3. ​电压兼容性​：

   • 若供电电压为5V且引脚接外部高压信号，建议禁用内部上拉，避免电流倒灌损坏芯片。

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🔄 ​工作模式与上拉电阻的关系​

​GPIO模式​	P1PU是否生效	典型应用场景
准双向口（弱上拉）	✅	按键输入、LED控制
开漏输出	✅	I²C总线（需外接上拉）
推挽输出	❌	驱动MOS管、高频信号
高阻输入	❌	ADC采样、精密信号检测

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💡 ​实战建议​

1. ​按键防抖​：

   // 初始化P1.2为准双向口+上拉，用于按键检测
   P1M1 &= ~0x04; P1M0 &= ~0x04;  // 准双向模式
   P1PU |= 0x04;                  // 使能上拉

   上拉电阻避免引脚悬空，提高电平稳定性 。

2. ​I²C总线优化​：

   // P1.1作为SDA（开漏模式+内部上拉）
   P1M1 |= 0x02; P1M0 |= 0x02;  // 开漏输出
   P1PU |= 0x02;                // 使能内部上拉（可减少外接电阻）

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⚙️ ​PxSR​寄存器功能

控制端口电平转换的速度

        0：电平转换速度快，相应的上下冲会比较大

        1：电平转换速度慢，相应的上下冲比较小

P1SR |= 0x01;  // P1.0设置为高速模式

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⚙️ ​PxDR​寄存器功能

控制端口的驱动能力

        0：一般驱动能力

        1：增强驱动能力

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⚙️ PxNCS​寄存器功能

端口施密特触发控制位

        0：使能端口的施密特触发功能。（上电复位后默认使能施密特触发）

        1：禁止端口的施密特触发功能。