[TMS320F28377D] GPIO 사용법 : Bitfield 구조 활용 예제 코드

Texas Instruments의 TMS320F28377D는 C2000 시리즈 마이크로컨트롤러로, 실시간 제어 애플리케이션에 최적화된 강력한 디바이스입니다. 이 글에서는 GPIO(General Purpose Input/Output)의 설정 방법, 주요 레지스터, 그리고 상세 주석이 포함된 실용적인 예제 코드를 제공합니다. 초보자도 쉽게 따라 할 수 있도록 단계별로 설명하며, LED 제어, 버튼 입력, 인터럽트, PWM 다중화 예제를 포함합니다.

1. TMS320F28377D GPIO 개요

TMS320F28377D는 최대 169개의 GPIO 핀을 제공하며, 각 핀은 입력, 출력, 또는 주변 장치(SPI, I2C, PWM 등)로 설정 가능합니다. 주요 특징은 다음과 같습니다:

다중화(Multiplexing): GPIO 핀을 일반 입출력 또는 특정 기능으로 설정.
입력 한정(Qualification): 노이즈 방지를 위한 샘플링 메커니즘.
인터럽트 지원: 특정 핀에서 이벤트를 감지해 인터럽트 발생.
전기적 특성: 3.3V TTL 레벨, 일부 핀은 5V 입력 지원.

이 가이드는 Code Composer Studio(CCS)와 F28x_Project.h 헤더를 기준으로 작성되었습니다.

2. GPIO 설정 단계

GPIO를 사용하려면 다음 단계를 따라야 합니다:

클럭 활성화: GPIO 모듈에 시스템 클럭 공급.
핀 다중화 설정: GPxGMUXn, GPxMUXn 레지스터로 GPIO 또는 주변 장치 선택.
입출력 방향 설정: GPxDIR로 입력/출력 지정.
데이터 읽기/쓰기: GPxDAT, GPxSET, GPxCLEAR로 핀 상태 제어.
추가 설정: 풀업/풀다운, 입력 한정, 인터럽트 설정.

3. 다양한 예제 코드

다양한 시나리오를 통해 GPIO 사용법을 익혀봅시다. 각 코드에는 상세 주석을 추가해 동작을 명확히 설명합니다.

3.1. LED 깜빡이기

GPIO11을 출력으로 설정해 LED를 1초 간격으로 깜빡입니다.

#include "F28x_Project.h" // C2000 헤더 파일 포함 (레지스터 정의 등)

void main(void) {
    InitSysCtrl(); // 시스템 클럭, PLL, 주변 장치 초기화

    // GPIO 클럭 활성화
    EALLOW; // 보호된 레지스터 접근 허용
    SysCtrlRegs.PCLKCR3.bit.GPIOINENCLK = 1; // GPIO 모듈 클럭 활성화
    EDIS; // 보호된 레지스터 접근 비활성화

    // GPIO11 설정 (출력)
    EALLOW; // 보호된 레지스터 접근 허용
    GpioCtrlRegs.GPAGMUX1.bit.GPIO11 = 0; // 상위 다중화: GPIO로 설정
    GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO11 = 0;  // 하위 다중화: GPIO로 설정
    GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO11 = 1;   // GPIO11을 출력으로 설정 (1=출력)
    GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO11 = 0;   // 내부 풀업 저항 활성화
    EDIS; // 보호된 레지스터 접근 비활성화

    while(1) { // 무한 루프
        GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO11 = 1;   // GPIO11을 High로 설정 (LED 켜기)
        DELAY_US(1000000);                    // 1초 대기 (마이크로초 단위)
        GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO11 = 1; // GPIO11을 Low로 설정 (LED 끄기)
        DELAY_US(1000000);                    // 1초 대기
    }
}

설명:

InitSysCtrl(): 시스템 클럭과 주변 장치를 초기화.
EALLOW/EDIS: 보호된 레지스터 수정 시 필요.
GPASET/GPACLEAR: LED를 켜고 끄는 데 사용.
DELAY_US: 정확한 타이밍을 위해 마이크로초 단위 지연.

3.2. 버튼 입력 읽기

GPIO12(버튼) 상태에 따라 GPIO11(LED)을 제어합니다.

#include "F28x_Project.h" // C2000 헤더 파일 포함

void main(void) {
    InitSysCtrl(); // 시스템 클럭 및 주변 장치 초기화

    // GPIO 클럭 활성화
    EALLOW; // 보호된 레지스터 접근 허용
    SysCtrlRegs.PCLKCR3.bit.GPIOINENCLK = 1; // GPIO 모듈 클럭 활성화
    EDIS; // 보호된 레지스터 접근 비활성화

    // GPIO11 설정: 출력 (LED)
    EALLOW; // 보호된 레지스터 접근 허용
    GpioCtrlRegs.GPAGMUX1.bit.GPIO11 = 0; // 상위 다중화: GPIO로 설정
    GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO11 = 0;  // 하위 다중화: GPIO로 설정
    GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO11 = 1;   // GPIO11을 출력으로 설정
    GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO11 = 0;   // 내부 풀업 저항 활성화
    EDIS; // 보호된 레지스터 접근 비활성화

    // GPIO12 설정: 입력 (버튼)
    EALLOW; // 보호된 레지스터 접근 허용
    GpioCtrlRegs.GPAGMUX1.bit.GPIO12 = 0; // 상위 다중화: GPIO로 설정
    GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO12 = 0;  // 하위 다중화: GPIO로 설정
    GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO12 = 0;   // GPIO12를 입력으로 설정 (0=입력)
    GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO12 = 0;   // 내부 풀업 저항 활성화
    GpioCtrlRegs.GPAQSEL1.bit.GPIO12 = 1; // 3-샘플 한정: 노이즈 방지
    EDIS; // 보호된 레지스터 접근 비활성화

    while(1) { // 무한 루프
        if(GpioDataRegs.GPADAT.bit.GPIO12 == 0) { // 버튼이 눌림 (Low)
            GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO11 = 1;   // LED 켜기
        } else { // 버튼이 눌리지 않음 (High)
            GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO11 = 1; // LED 끄기
        }
    }
}

설명:

GPAQSEL1: 3-샘플 한정으로 버튼 입력의 노이즈 제거.
GPAPUD: 내부 풀업 저항을 활성화해 버튼이 눌리지 않은 상태에서 High 유지.
버튼이 눌리면 GPADAT에서 Low를 감지해 LED 제어.

3.3. 인터럽트로 LED 토글

GPIO12의 하강 엣지로 인터럽트를 발생시켜 GPIO11의 LED를 토글합니다.

#include "F28x_Project.h" // C2000 헤더 파일 포함

interrupt void xint1_isr(void); // 인터럽트 서비스 루틴 선언

void main(void) {
    InitSysCtrl(); // 시스템 클럭 및 주변 장치 초기화

    // GPIO 클럭 활성화
    EALLOW; // 보호된 레지스터 접근 허용
    SysCtrlRegs.PCLKCR3.bit.GPIOINENCLK = 1; // GPIO 모듈 클럭 활성화
    EDIS; // 보호된 레지스터 접근 비활성화

    // GPIO11 설정: 출력 (LED)
    EALLOW; // 보호된 레지스터 접근 허용
    GpioCtrlRegs.GPAGMUX1.bit.GPIO11 = 0; // 상위 다중화: GPIO로 설정
    GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO11 = 0;  // 하위 다중화: GPIO로 설정
    GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO11 = 1;   // GPIO11을 출력으로 설정
    GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO11 = 0;   // 내부 풀업 저항 활성화
    EDIS; // 보호된 레지스터 접근 비활성화

    // GPIO12 설정: 입력 (인터럽트)
    EALLOW; // 보호된 레지스터 접근 허용
    GpioCtrlRegs.GPAGMUX1.bit.GPIO12 = 0; // 상위 다중화: GPIO로 설정
    GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO12 = 0;  // 하위 다중화: GPIO로 설정
    GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO12 = 0;   // GPIO12를 입력으로 설정
    GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO12 = 0;   // 내부 풀업 저항 활성화
    GpioCtrlRegs.GPAQSEL1.bit.GPIO12 = 1; // 3-샘플 한정: 노이즈 방지
    EDIS; // 보호된 레지스터 접근 비활성화

    // XINT1 인터럽트 설정
    EALLOW; // 보호된 레지스터 접근 허용
    GpioIntRegs.GPIOXINT1SEL.bit.GPIOSEL = 12; // GPIO12를 XINT1에 매핑
    XintRegs.XINT1CR.bit.POLARITY = 0;         // 하강 엣지 트리거 (버튼 누름)
    XintRegs.XINT1CR.bit.ENABLE = 1;           // XINT1 인터럽트 활성화
    EDIS; // 보호된 레지스터 접근 비활성화

    // 인터럽트 벡터 테이블 설정
    EINT; // 글로벌 인터럽트 활성화
    ERTM; // 실시간 인터럽트 활성화
    PieCtrlRegs.PIECTRL.bit.ENPIE = 1; // PIE(Peripheral Interrupt Expansion) 활성화
    PieCtrlRegs.PIEIER1.bit.INTx4 = 1; // XINT1 인터럽트 활성화 (그룹 1)

    while(1); // 무한 루프 (인터럽트 대기)
}

// XINT1 인터럽트 서비스 루틴
interrupt void xint1_isr(void) {
    GpioDataRegs.GPATOGGLE.bit.GPIO11 = 1; // GPIO11 상태 토글 (LED 켜기/끄기)
    PieCtrlRegs.PIEACK.all = PIEACK_GROUP1; // 인터럽트 플래그 클리어 (재인터럽트 허용)
}

설명:

GPIOXINT1SEL: GPIO12를 XINT1 인터럽트 소스로 선택.
XINT1CR: 하강 엣지 트리거와 인터럽트 활성화 설정.
PIEACK: 인터럽트 플래그를 클리어해 다음 인터럽트 처리 가능.

3.4. PWM으로 다중화

GPIO0을 ePWM1A로 설정해 PWM 신호를 출력합니다.

#include "F28x_Project.h" // C2000 헤더 파일 포함

void InitEPwm1(void) {
    EALLOW; // 보호된 레지스터 접근 허용
    SysCtrlRegs.PCLKCR2.bit.EPWM1 = 1; // ePWM1 모듈 클럭 활성화
    GpioCtrlRegs.GPAGMUX1.bit.GPIO0 = 0; // 상위 다중화: GPIO0 설정
    GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO0 = 1;  // 하위 다중화: ePWM1A로 설정
    EPwm1Regs.TBPRD = 1000; // PWM 주기 설정 (SYSCLK / (TBPRD * 2))
    EPwm1Regs.TBPHS.all = 0; // 위상 초기화
    EPwm1Regs.TBCTL.bit.CTRMODE = 0; // 타이머 업 카운트 모드
    EPwm1Regs.CMPA.bit.CMPA = 500; // 듀티 사이클 50% 설정
    EPwm1Regs.AQCTLA.bit.ZRO = 2; // 타이머 0에서 High로 설정
    EPwm1Regs.AQCTLA.bit.CAU = 1; // CMPA에서 Low로 설정
    EDIS; // 보호된 레지스터 접근 비활성화
}

void main(void) {
    InitSysCtrl(); // 시스템 클럭 및 주변 장치 초기화
    InitEPwm1(); // ePWM1 초기화 함수 호출
    while(1); // 무한 루프 (PWM 출력 지속)
}

설명:

GPAMUX1: GPIO0을 ePWM1A로 다중화.
TBPRD와 CMPA: PWM 주기와 듀티 사이클 설정.
AQCTLA: PWM 출력의 High/Low 전환 타이밍 설정.

4. 주요 GPIO 레지스터

레지스터	설명	주요 비트 예시
`GPxGMUXn`	상위 다중화 설정	`GPIO11`: 비트 6-7 (0 = GPIO)
`GPxMUXn`	하위 다중화 설정	`GPIO11`: 비트 6-7 (0 = GPIO)
`GPxDIR`	입출력 방향 설정	`0` = 입력, `1` = 출력
`GPxDAT`	핀 상태 읽기/쓰기	`GPIO11`: 비트 11
`GPxSET`	핀을 High로 설정	`GPIO11`: 비트 11
`GPxCLEAR`	핀을 Low로 설정	`GPIO11`: 비트 11
`GPxPUD`	풀업/풀다운 저항 설정	`0` = 풀업 활성화, `1` = 비활성화

5. 디버깅 팁

다중화 충돌: 데이터시트의 "GPIO Muxed Pins" 테이블(Table 8-12)을 확인해 핀이 다른 주변 장치에 할당되지 않았는지 점검.
타이밍 문제: 빠른 GPIO 토글 시 NOP 명령어 또는 DELAY_US로 타이밍 조정.
레지스터 확인: CCS의 레지스터 뷰에서 GPxDAT, GPxDIR 값을 확인.
하드웨어 점검: 오실로스코프 또는 로직 애널라이저로 핀 상태 모니터링.
초기화 상태: 리셋 후 GPIO는 고임피던스(High-Z) 상태이므로 명시적 초기화 필수.

6. 추가 자료

TI Technical Reference Manual (TRM): GPIO 챕터 (Section 8)에서 레지스터 상세 정보 확인.
TI ControlSUITE: 샘플 코드와 드라이버 라이브러리 제공.
TI E2E 포럼: GPIO 관련 문제 해결 사례 검색.
데이터시트: "GPIO Muxed Pins" 테이블(Table 8-12)로 다중화 설정 확인.

7. 마무리

이 가이드는 TMS320F28377D GPIO를 활용한 LED 제어, 버튼 입력, 인터럽트, PWM 출력 예제를 상세 주석과 함께 제공했습니다. 초보자도 쉽게 따라 할 수 있도록 단계별로 구성했으며, 데이터시트와 TRM을 참고해 프로젝트를 확장해 보세요.

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회로 설계자의 노트

[TMS320F28377D] GPIO 사용법 : Bitfield 구조 활용 예제 코드

1. TMS320F28377D GPIO 개요

2. GPIO 설정 단계

3. 다양한 예제 코드

3.1. LED 깜빡이기

3.2. 버튼 입력 읽기

3.3. 인터럽트로 LED 토글

3.4. PWM으로 다중화

4. 주요 GPIO 레지스터

5. 디버깅 팁

6. 추가 자료

7. 마무리

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1. TMS320F28377D GPIO 개요

2. GPIO 설정 단계

3. 다양한 예제 코드

3.1. LED 깜빡이기

3.2. 버튼 입력 읽기

3.3. 인터럽트로 LED 토글

3.4. PWM으로 다중화

4. 주요 GPIO 레지스터

5. 디버깅 팁

6. 추가 자료

7. 마무리

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