1.3 通用I/O口
STM8S单片机的I/O口又称通用输入/输出口（General purpose I/O port，GPIO），用于芯片和外部进行数据传输。STM8S208RB单片机有8组I/O端口，完整的一组I/O端口由8个引脚构成，每个引脚可以被独立编程，作为数字输入或者数字输出使用，部分接口还可以编程为模拟输入、外部中断、片上外设的输入/输出等复用功能。这里需要说明的是，一个引脚虽然具有多个功能，但在同一时刻只能使用其中的一个功能。
1.3.1 GPIO的特点
STM8S208RB单片机的每组端口都分配有专用的输出数据寄存器、输入引脚寄存器、数据方向寄存器、选择寄存器和配置寄存器。STM8S系列单片机I/O口的输入、输出状态是由数据方向寄存器决定的，在使用时需要进行单独设定，这一点和51单片机是不同的。STM8S208RB单片机GPIO的主要特点如下：
·当引脚被配置成输入模式时，有浮动输入或上拉输入两种选择。
·当引脚被配置成输出模式时，可选择推挽输出或开漏输出模式。
·数据输入和输出采用独立的寄存器。
·端口的外部中断可以单独使能或关闭。
·可编程输出摆率控制，可以减少EMC噪声。
·作为模拟输入时，可以关闭输入施密特触发器以降低功耗。
STM8S208RB单片机引脚的内部结构如图1-7所示。每一组端口都有一个输出数据寄存器（ODR）、一个引脚输入寄存器（IDR）、一个数据方向寄存器（DDR）与之对应。另外还有控制寄存器1（CR1）和控制寄存器2（CR2）用于对端口的输入/输出模式进行配置。ODR、DDR、CR1和CR2寄存器的每一位都与相应的I/O口相对应，任何一个I/O引脚可以通过对这些寄存器的相应位进行编程来配置。
我们来简单分析一下I/O口的工作原理。当I/O口被设置成输出状态时，数据总线上的输出数据被放置于ODR寄存器中。当ODR寄存器的对应位为0时，I/O口的输出端P沟道场效应管截止，而N沟道场效应管导通，引脚输出低电平。当ODR寄存器的对应位为1时，I/O口的输出端P沟道场效应管导通，而N沟道场效应管截止，引脚输出高电平。引脚内部的两个保护二极管用于保护内部电路不会因过压而损坏。
当引脚被设置成输入状态时，分两种情况：一种情况是该引脚与模拟输入复用，当工作于模拟状态时，引脚上的模拟电压会被直接送入片内A/D转换通道，用于对模拟电压进行采样。另一种情况是引脚被设置为数字输入，引脚上的数字电压信号被送入施密特触发器，用于判定输入数据的状态（0或1），之后数据被放置于IDR寄存器中等待读取。ADC_TDR寄存器用于在A/D转换器工作时关闭施密特触发器以降低功耗。
图1-7 引脚内部结构
1.3.2 GPIO的配置
GPIO的配置是通过DDR、CR1和CR2三个寄存器来完成的，其配置方式详见表1-7。
1.输入模式
将DDR寄存器的相应位清零可以选择输入模式。在该模式下，读IDR寄存器的位将返回对应I/O引脚上的电平值。当I/O引脚被配置成输入时，可以通过软件配置CR1和CR2寄存器，得到4种不同的输入模式：悬浮不带中断输入、悬浮带中断输入、上拉不带中断输入和上拉带中断输入。这里需要特别说明的是：不是所有的端口都具有外部中断能力和上拉功能，这一点需要在应用时灵活掌握。
2.输出模式
将DDR寄存器的相应位置1可以选择输出模式。在该模式下，向ODR寄存器的位写入数据将会通过锁存器输出对应数字值到I/O口上。此时读IDR寄存器同样会将对应I/O引脚上的电平值读回。通过软件配置CR1、CR2寄存器可以得到两种不同的输出模式：推挽输出和开漏输出模式。在推挽输出模式时，P沟道和N沟道两个场效应管都参与工作；而在开漏输出时，P沟道场效应管是关闭的，这种状态通常用于与外部器件形成线与的关系。
当单片机复位时，为了避免I/O口内部输入施密特触发器持续工作从而消耗更多的电流，所有I/O口都会被配置成悬浮输入模式，对于没有使用的引脚，应当连接到一个固定的电平值上，上拉或者是下拉。
3.摆率控制
输出摆率是GPIO口的驱动电路响应速度，可以通过软件配置CR2寄存器的相应位控制。清0 CR2位时，相应I/O口输出频率为2MHz，置位CR2相应位时输出频率为10MHz。
表1-7 GPIO的配置方式
1.3.3 GPIO的寄存器
GPIO的寄存器都是与端口相对应的，每一个端口寄存器位驱动相应的端口引脚。
1.端口x输出数据寄存器（Px_ODR）
Px_ODR寄存器：端口x输出数据寄存器
bit 7：0 ODR7：ODR0：端口输出数据寄存器位。
在输出模式下，写入寄存器的数值通过锁存器施加到相应的引脚上。读ODR寄存器，返回之前锁存的寄存器值。在输入模式下，写入ODR的值将被锁存到寄存器中，但不会改变引脚状态。ODR寄存器在复位后总是为0。
2.端口x输入寄存器（Px_IDR）
Px_IDR寄存器：端口x输入寄存器
bit 7：0 IDR7：IDR0：端口输入数据寄存器位。
无论引脚是输入还是输出模式，都可以通过该寄存器读入引脚状态值，该寄存器为只读寄存器。
0：引脚上为逻辑低电平。
1：引脚上为逻辑高电平。
3.端口x数据方向寄存器（Px_DDR）
Px_DDR寄存器：端口x数据方向寄存器
bit 7：0 DDR7：DDR0：数据方向寄存器位
这些位可通过软件置1或清0，用于设定引脚为输入或输出。
0：输入模式。
1：输出模式。
4.端口x控制寄存器1（Px_CR1）
Px_CR1寄存器：端口x控制寄存器1
bit 7：0 C17：C10：控制寄存器位
这些位可通过软件置1或置0，用来在输入或输出模式下选择不同的功能，具体配置方式详见表1-7。
在输入模式时（DDR=0）如下。
0：浮空输入。
1：带上拉电阻输入。
在输出模式时（DDR=1）如下。
0：模拟开漏输出（不是真正的开漏输出）。
1：推挽输出（由CR2相应位输出摆率控制）。
5.端口x控制寄存器2（Px_CR2）
Px_CR2寄存器：端口x控制寄存器2
bit 7：0 C27：C20：控制寄存器位
相应的位通过软件置1或置0，用来在输入或输出模式下选择不同的功能。在输入模式下，由CR2相应的位使能中断，如果该引脚无中断功能，则对该引脚无影响。在输出模式下，置位将提高I/O速度。
在输入模式时（DDR=0）如下。
0：禁止外部中断
1：使能外部中断
在输出模式时（DDR=1）如下。
0：输出速度最大为2MHz。
1：输出速度最大为10MHz。
本章回顾
在这一章中我们了解了意法公司的MCU产品线，对STM8S系列单片机的功能、引脚、I/O口的设定有了一些基本的认识，同时也学习了多个与I/O口相关的控制寄存器。这些都是将来操控STM8S单片机的基础。