可編程介面

A. 什麼是GPIO

嵌入式系統中常常有數量眾多，但是結構卻比較簡單的外部設備/電路，對這些設備/電路有的需要CPU為之提供控制手段，有的則需要被CPU用作輸入信號。而且，許多這樣的設備/電路只要求一位，即只要有開/關兩種狀態就夠了，比如燈亮與滅。對這些設備/電路的控制，使用傳統的串列口或並行口都不合適。所以在微控制器晶元上一般都會提供一個「通用可編程IO介面」，即GPIO。介面至少有兩個寄存器，即「通用IO控制寄存器」與「通用IO數據寄存器」。數據寄存器的各位都直接引到晶元外部，而對這種寄存器中每一位的作用，即每一位的信號流通方向，則可以通過控制寄存器中對應位獨立的加以設置。這樣，有無GPIO介面也就成為微控制器區別於微處理器的一個特徵。在實際的MCU中，GPIO是有多種形式的。比如，有的數據寄存器可以按照位定址，有些卻不能按照位定址，這在編程時就要區分了。比如傳統的8051系列，就區分成可位定址和不可位定址兩種寄存器。另外，為了使用的方便，很多mcu把glue logic等集成到晶元內部，增強了系統的穩定性能，比如GPIO介面除去兩個標准寄存器必須具備外，還提供上拉寄存器，可以設置IO的輸出模式是高阻，還是帶上拉的電平輸出，或者不帶上拉的電平輸出。這在電路設計中，外圍電路就可以簡化不少。另外需要注意的是，對於不同的計算機體系結構，設備可能是埠映射，也可能是內存映射的。如果系統結構支持獨立的IO地址空間，並且是埠映射，就必須使用匯編語言完成實際對設備的控制，因為C語言並沒有提供真正的「埠」的概念。如果是內存映射，那就方便的多了。GPIO優點GPIO的優點(埠擴展器)低功耗：GPIO具有更低的功率損耗(大約1μA，μC的工作電流則為100μA)。集成IIC從機介面：GPIO內置IIC從機介面，即使在待機模式下也能夠全速工作。小封裝：GPIO器件提供最小的封裝尺寸 ― 3mm x 3mm QFN!低成本：您不用為沒有使用的功能買單!快速上市：不需要編寫額外的代碼、文檔，不需要任何維護工作!靈活的燈光控制：內置多路高解析度的PWM輸出。可預先確定響應時間：縮短或確定外部事件與中斷之間的響應時間。更好的燈光效果：匹配的電流輸出確保均勻的顯示亮度。布線簡單：僅需使用2條就可以組成IIC匯流排或3條組成SPI匯流排。與ARM 的幾組GPIO引腳，功能相似，GPxCON 控制引腳功能，GPxDAT用於讀寫引腳數據。另外，GPxUP用於確定是否使用上拉電阻。

B. 可編程並行介面晶元和不可編程並行介面晶元有何不同

可編程並行介面晶元與不可編程並行介面晶元之間的主要區別在於它們的功能靈活性。可編程並行介面晶元是一種能夠根據需要進行編程和重新編程的晶元，具備高度靈活性和可配置性，適用於多種復雜的應用和系統設計，如嵌入式系統、通信系統等。這類晶元支持多種數據傳輸方式，例如單位元組、雙位元組、四位元組等，可以通過編程支持不同的傳輸速率，如高速、低速等，同時還支持不同的傳輸協議，如並行傳輸、串列傳輸等，以及多種控制方式，如讀寫控制、中斷控制等。

相比之下，不可編程並行介面晶元則是一種固定的、不可編程的晶元，一旦製造完成，其內部邏輯和功能無法修改。這類晶元具有固定的特性，例如固定的數據傳輸方式、固定的傳輸速率、固定的傳輸協議和固定的控制方式。不可編程並行介面晶元通常用於簡單的系統設計中，如列印機、顯示器等。

簡而言之，可編程並行介面晶元因其高度的靈活性和可配置性，在復雜的系統設計中佔有重要地位，而不可編程並行介面晶元則因其固定性和穩定性，適用於簡單的系統設計。

可編程並行介面晶元和不可編程並行介面晶元之間的主要區別還在於它們的應用范圍。可編程並行介面晶元因其高度的靈活性和可配置性，在復雜的系統設計中有著廣泛的應用，如嵌入式系統、通信系統、計算機系統等，可以滿足不同的需求。而不可編程並行介面晶元則因其固定性和穩定性，主要用於簡單的系統設計，如列印機、顯示器、鍵盤等。

綜上所述，可編程並行介面晶元和不可編程並行介面晶元之間存在著明顯的區別。可編程並行介面晶元因其高度的靈活性和可配置性，在復雜的系統設計中發揮著重要作用，而不可編程並行介面晶元則因其固定性和穩定性，適用於簡單的系統設計。