最近在《DSP原理与应用》课程中完成了基于TMS320F2812的GPIO实验，内容包括线性键盘控制跑马灯方向与启停，以及矩阵键盘独立控制8个LED。在这里把实验过程和代码整理出来，希望对学习DSP的小伙伴有所帮助。

一、实验概述

1.1 实验目的

• 掌握TMS320F2812 GPIO寄存器的配置方法（复用功能、方向控制、数据读写）

• 理解线性键盘与矩阵键盘的硬件连接及扫描识别原理

• 学习利用GPIO控制LED实现流水灯及独立点亮

• 巩固C语言及CCS开发环境的使用

1.2 实验环境

• 硬件：SEED-DPS2812M开发板（TMS320F2812）、XDS510仿真器、PC

• 软件：Windows + Code Composer Studio (CCS)

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二、GPIO寄存器基础

TMS320F2812的GPIO通过以下几类寄存器配置：

寄存器	功能说明
GPxMUX	复用控制：0→GPIO功能，1→外设功能
GPxDIR	方向控制：0→输入，1→输出
GPxDAT	数据寄存器：读引脚状态 / 写输出电平
GPxSET	置位寄存器：写1将对应输出引脚置高
GPxCLEAR	清零寄存器：写1将对应输出引脚拉低
GPxTOGGLE	翻转寄存器：写1使输出引脚电平翻转

注意：GPxMUX 和 GPxDIR 受 EALLOW 保护，修改前需执行 EALLOW，修改后执行 EDIS。

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三、任务1：线性键盘控制跑马灯方向及启停

3.1 硬件连接

• LED输出：GPIOA0~A7 → 8个LED（D08~D15）

• 按键输入：SW1→GPIOB5、SW4→GPIOB4、SW7→GPIOB3

• 扫描输出：GPIOB2 输出低电平作为公共扫描线

线性键盘原理：公共端（B2）输出低电平，分别读取三个输入引脚状态，低电平表示该按键被按下。

3.2 软件设计思路

• 初始化：所有LED熄灭，GPIOB2=0，方向初始为从右向左，起始点亮最右边LED

• 主循环：若run_flag==1则点亮当前LED → 延时并扫描按键 → 熄灭当前LED → 根据方向更新下一个LED

• 按键扫描：检测SW1/SW4/SW7，加入消抖，改变方向/启停标志

3.3 关键代码

// 线性键盘按键对应的 GPIO 引脚（输入）
#define KEY_SW1   GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB5   // SW1
#define KEY_SW4   GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB4   // SW4
#define KEY_SW7   GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB3   // SW7

// 全局变量
Uint32 current_led;    // 当前点亮的LED位
Uint32 direction;      // 0:从右向左, 1:从左向右
Uint32 run_flag;       // 1:流动, 0:停止

// 线性键盘扫描函数
void Scan_Key(void)
{
    Uint32 i;
    if(KEY_SW1 == 0) {
        for(i=0; i<10000; i++);   // 消抖
        if(KEY_SW1 == 0) {
            direction = 0;        // 从右向左
            current_led = 0x0080; // 最右边LED
            run_flag = 1;
            while(KEY_SW1 == 0);  // 等待释放
        }
    }
    else if(KEY_SW4 == 0) {
        // 类似处理，direction=1，current_led=0x0001
    }
    else if(KEY_SW7 == 0) {
        // 停止：run_flag=0，但保持当前LED点亮
    }
}

3.4 GPIO配置（关键部分）

c

void Gpio_select(void)
{
    EALLOW;
    GpioMuxRegs.GPAMUX.all = 0x0000;   // GPIOA全部为GPIO
    GpioMuxRegs.GPBMUX.all = 0x0000;

    GpioMuxRegs.GPADIR.all = 0xFFFF;   // GPIOA全部输出（LED）
    // GPIOB: B0~B1输出，B2输出(扫描线)，B3~B5输入(按键)
    GpioMuxRegs.GPBDIR.all = 0xFFC7;   // 1111 1111 1100 0111
    EDIS;
}

3.5 实验现象

• 按下 SW1：跑马灯从右向左循环流动

• 按下 SW4：方向立即切换为从左向右

• 按下 SW7：跑马灯停止，当前LED保持点亮；再次按SW1/SW4恢复流动

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四、任务2：矩阵键盘控制LED独立点亮

4.1 硬件连接

• LED输出：GPIOA0~A7（与任务1相同）

• 矩阵键盘：

  • 行输入：GPIOB5（行0）、GPIOB4（行1）、GPIOB3（行2）

  • 列输出：GPIOB2（列0）、GPIOB1（列1）、GPIOB0（列2）

采用 3×3矩阵键盘（SW1~SW9），使用列扫描法。

4.2 扫描流程

1. 所有列线输出高电平

2. 依次将某一列置低，其余列保持高

3. 读取三根行线状态，若某行为低，则记录行号

4. 延时5ms消抖，再次确认该行仍为低

5. 计算键值：key = row*3 + col + 1（范围1~9）

6. 映射到LED：键值1~8点亮对应LED（GPIOA0~A7），键值9熄灭所有LED

4.3 关键代码

// 行输入定义
#define ROW0   GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB5
#define ROW1   GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB4
#define ROW2   GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB3

// 列输出定义
#define COL0   GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB2
#define COL1   GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB1
#define COL2   GpioDataRegs.GPBDAT.bit.GPIOB0

Uint16 Scan_Key(void)
{
    Uint16 col, row;
    // 所有列输出高
    COL0 = 1; COL1 = 1; COL2 = 1;
    Delay_us(20);

    for(col = 0; col < 3; col++) {
        // 当前列置低
        if(col == 0)      { COL0 = 0; COL1 = 1; COL2 = 1; }
        else if(col == 1) { COL0 = 1; COL1 = 0; COL2 = 1; }
        else              { COL0 = 1; COL1 = 1; COL2 = 0; }
        Delay_us(50);

        // 读取行状态
        if(ROW0 == 0) row = 0;
        else if(ROW1 == 0) row = 1;
        else if(ROW2 == 0) row = 2;
        else continue;

        // 消抖确认
        Delay_ms(5);
        // 再次设置当前列并读取行
        if( (row==0 && ROW0==0) ||
            (row==1 && ROW1==0) ||
            (row==2 && ROW2==0) ) {
            return row*3 + col + 1;  // 返回键值1~9
        }
    }
    return 0; // 无按键
}

void Set_LED(Uint16 key)
{
    if(key >= 1 && key <= 8) {
        Uint16 led_bit = 1 << (key - 1);
        GpioDataRegs.GPASET.all = led_bit;   // 只点亮对应LED
    }
    else if(key == 9) {
        GpioDataRegs.GPACLEAR.all = 0x00FF;  // 熄灭所有LED
    }
}

4.4 实验现象

• 按下 SW1~SW8：对应编号的LED独立点亮（互不影响）

• 按下 SW9：所有LED熄灭

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五、实验总结与心得

1. 寄存器保护：初次忘记 EALLOW 导致无法修改方向寄存器，排查后印象深刻。

2. 按键消抖：机械按键必须加入软件消抖（延时+二次确认），否则会出现误触发或多重触发。

3. GPxSET/GPxCLEAR：相比直接操作 GPxDAT，使用置位/清零寄存器可以避免读-改-写的风险，且不影响其他引脚状态。

4. 矩阵扫描效率：列扫描法简单可靠，注意每次切换列后需要短暂延时等待电平稳定。

本实验为后续使用DSP驱动LCD、步进电机等外设打下了很好的GPIO操作基础。

六、代码获取

直接解压复制代码到您的CCS工程main.c文件中，注意包含必要的头文件即可。

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七、参考资料

• TMS320F2812 Datasheet & Technical Reference Manual

• 《DSP原理与应用》课程讲义

• SEED-DPS2812M开发板原理图