微控制器的每个引脚都与寄存器相关联吗？

Do every pin of a micro controller associated with a register?

我是嵌入式系统开发领域的初学者。 我想就以下问题进行一些澄清。

  1. 微控制器的每个引脚（以下简称mc）是否都与寄存器相关联？
  2. 是一对一的关系吗？
  3. 如何在 mc 内部分配端口（或引脚组）？
  4. 是否只能将单个引脚设置为低电平或高电平？

  1. 没有。有些引脚根本不与寄存器相关联，例如Vcc 和 GND，如果它们不作为 GPIO 双重使用，它也适用于 clock/oscillator 和复位引脚。

  2. 如果一个引脚与寄存器相关联，那么它通常与几个寄存器相关联：一个用于确定IO方向，一个用于读取输入，一个或多个用于设置输出。对于I2C、SPI、UART管脚，关联是间接的，即寄存器主要控制I2C/SPI/UART控制器，而控制器又与管脚相关。

  3. 我没看懂问题

  4. 一个GPIO引脚可以设置为输入，高态输出（送电流或弱上拉），低态输出（拉电流或弱上拉）向下）或开漏状态（通常类似于输入模式）。引脚也可以配置为由 I2C/SPI/UART 控制器之一使用或用作 DAC（输出 GND 和 Vcc 之间的可变电压）。

除了电源和时钟引脚等基本内容外，MCU 内部还有许多 硬件外设 。硬件外设类似于一块 GPIO（通用 input/output）、ADC、UART、SPI 等。每个此类硬件外设都有许多可能的引脚，其功能可以路由到这些引脚。

传统上，这些几乎是固定的 - 如果您想要 UART Tx，那么您总是会在某个固定的 PIN 号码上获得它，接受或保留它。如今，大多数 MCU 的内部都非常灵活，允许您将硬件外围功能重新路由到几乎任何您喜欢的引脚，可变的。

在任何一种情况下，多个硬件外围设备可以共享同一个引脚，然后由 MCU 特定，哪个优先。例如，默认情况下 GPIO 可能存在于引脚上，但如果您启用 UART，那么 MCU 可能会声明您在该引脚上获得 UART Tx。

至于称为 GPIO 的硬件外围设备，它们几乎总是分组在 端口 中，其中每个端口由许​​多引脚组成。大多数情况下，端口寄存器要么是 8 位，要么是 CPU 字长的大小。各种端口寄存器中的每一位对应一个引脚。

你将有一个端口数据寄存器，它是实际的 read/write 到引脚，一个数据方向寄存器说明输入或输出，然后是用于中断、拉电阻启用等的各种其他寄存器。

  1. 不是所有引脚，而是所有 IOs (Input/Output) 都有特定的寄存器。
  2. 每个 IO 都有一组特定的寄存器。此外，某些寄存器可能包含影响 IO 或所有 IOs.
    3. 的特定位
  3. 这取决于微控制器的设计。
  4. 是的。

我强烈建议您阅读一些嵌入式 hardware/software 书籍（例如嵌入式系统的 Newness Know It All 书籍）和数据表。