[发明专利]一种基于用户命令的通用GPIO端口控制器

权利要求书

1.一种基于用户命令的通用输入/输出GPIO端口控制器，其特征在于包括：微控制器接口模块(1)、工作寄存器阵列模块(2)、命令解析与执行模块(3)和输入/输出GPIO端口控制模块(4)；

微控制器接口模块(1)经内部连线与工作寄存器阵列模块(2)和命令解析与执行模块(3)连接；工作寄存器阵列模块(2)经内部连线与命令解析与执行模块(3)和输入/输出GPIO端口控制模块(4)连接；命令解析与执行模块(3)经内部连线与输入/输出GPIO端口控制模块(4)连接；

入/输出GPIO端口电平的控制信号，将信号传输方向为输出的输入/输出GPIO端口设置为指定的电平；当接收到将相应输入/输出GPIO端口设置为高电平的控制信号时，则将相应输入/输出GPIO端口设置为高电平；当接收到将相应输入/输出GPIO端口设置为低电平的控制信号时，则将相应输入/输出GPIO端口设置为低电平；当接收到将相应输入/输出GPIO微控制器接口模块(1)自动监测接收到的x80系列微控制器接口地址信号、数据信号和控制信号，当确认x80系列微控制器写基于用户命令的通用GPIO端口控制器工作寄存器时，自动将x80系列微控制器接口数据总线上的信息锁存到工作寄存器阵列模块(2)中由x80系列微控制器接口地址总线指定的工作寄存器单元中，从而设置基于用户命令的通用GPIO端口控制器输入/输出GPIO端口信号传输方向，接收用户系统对基于用户命令的通用GPIO端口控制器输入/输出GPIO端口进行电平操作的用户数据或用户命令；

微控制器接口模块(1)自动监测接收到的x80系列微控制器接口地址信号、数据信号和控制信号，当确认x80系列微控制器写基于用户命令的通用GPIO端口控制器工作寄存器时，自动将x80系列微控制器接口数据总线上的信息锁存到工作寄存器阵列模块(2)中由x80系列微控制器接口地址总线指定的工作寄存器单元中，从而设置基于用户命令的通用GPIO端口控制器输入/输出GPIO端口信号传输方向，接收用户系统对基于用户命令的通用GPIO端口控制器输入/输出GPIO端口进行电平操作的用户数据或用户命令；

当用户系统对基于用户命令的通用GPIO端口控制器的端口方向寄存器进行了写操作后，工作寄存器阵列模块(2)将相应寄存器数据发送给输入/输出GPIO端口控制模块(4)，然后由输入/输出GPIO端口控制模块(4)根据端口方向寄存器各数据位的值，设置相应输入/输出GPIO端口的信号传输方向，当数据位的值为1b1时，则相应输入/输出GPIO端口为输入端口，否则，当数据位的值为1b0时，则相应输入/输出GPIO端口为输出端口；

当用户系统对基于用户命令的通用GPIO端口控制器的输出数据寄存器进行了写操作后，工作寄存器阵列模块(2)将相应寄存器数据发送给命令解析与执行模块(3)，然后由命令解析与执行模块(3)根据输出数据寄存器各数据位的值，产生输入/输出GPIO端口电平操作控制信号，并发送给输入/输出GPIO端口控制模块(4)，当数据位的值为1b1时，则将产生的相应输入/输出GPIO端口设置为高电平的控制信号，否则，当数据位的值为1b0时，则将产生的相应输入/输出GPIO端口设置为低电平的控制信号，最后由输入/输出GPIO端口控制模块(4)根据接收到的输入/输出GPIO端口电平操作控制信号，将相应信号传输方向为输出的输入/输出GPIO端口设置为用户指定的电平，当接收到将相应输入/输出GPIO端口设置为高电平的控制信号时，则将相应输入/输出GPIO端口设置为高电平，否则，当接收到将相应输入/输出GPIO端口设置为低电平的控制信号时，则将相应输入/输出GPIO端口设置为低电平；

当用户系统对基于用户命令的通用GPIO端口控制器的端口置位寄存器进行了写操作后，工作寄存器阵列模块(2)将相应数据发送给命令解析与执行模块(3)，然后由命令解析与执行模块(3)根据端口置位寄存器各数据位的值，产生操作输入/输出GPIO端口电平的控制信号，并发送给输入/输出GPIO端口控制模块(4)，当数据位的值为1b1时，则产生将相应输入/输出GPIO端口设置为高电平的控制信号，否则，当数据位的值为1b0时，则产生相应输入/输出GPIO端口电平保持不变控制信号，最后由输入/输出GPIO端口控制模块(4)根据接收到的输入/输出GPIO端口电平操作控制信号，将相应信号传输方向为输出的输入/输出GPIO端口设置为用户指定的电平，当接收到将相应输入/输出GPIO端口设置为高电平的控制信号时，则将相应输入/输出GPIO端口设置为高电平，否则，当接收到相应输入/输出GPIO端口电平保持不变控制信号时，则保持相应输入/输出GPIO端口电平不变；

当用户系统对基于用户命令的通用GPIO端口控制器的端口清位寄存器进行了写操作后，工作寄存器阵列模块(2)将相应数据发送给命令解析与执行模块(3)，然后由命令解析与执行模块3根据端口清位寄存器各数据位的值，产生操作输入/输出GPIO端口电平的控制信号，并发送给输入/输出GPIO端口控制模块(4)，当数据位的值为1b1时，则产生将相应输入/输出GPIO端口设置为低电平的控制信号，否则，当数据位的值为1b0时，则产生相应输入/输出GPIO端口电平保持不变控制信号，最后由输入/输出GPIO端口控制模块(4)根据接收到的输入/输出GPIO端口电平操作控制信号，将相应信号传输方向为输出的输入/输出GPIO端口设置为用户指定的电平，当接收到将相应输入/输出GPIO端口设置为低电平的控制信号时，则将相应输入/输出GPIO端口设置为低电平，否则，当接收到相应输入/输出GPIO端口电平保持不变控制信号时，则保持相应输入/输出GPIO端口电平不变；

当用户系统对基于用户命令的通用GPIO端口控制器的端口置反寄存器进行了写操作后，工作寄存器阵列模块(2)将相应数据发送给命令解析与执行模块(3)，然后由命令解析与执行模块(3)根据端口置反寄存器各数据位的值，产生操作输入/输出GPIO端口电平的控制信号，并发送给输入/输出GPIO端口控制模块(4)，当数据位的值为1b1时，则产生将相应输入/输出GPIO端口设置为相反电平的控制信号，否则，当数据位的值为1b0时，则产生相应输入/输出GPIO端口电平保持不变控制信号，最后由输入/输出GPIO端口控制模块(4)根据接收到的输入/输出GPIO端口电平操作控制信号，将相应信号传输方向为输出的输入/输出GPIO端口设置为用户指定的电平，当接收到将相应输入/输出GPIO端口设置为相反电平的控制信号时，则将相应输入/输出GPIO端口设置为相反电平，否则，当接收到相应输入/输出GPIO端口电平保持不变控制信号时，则保持相应输入/输出GPIO端口电平不变；

当用户系统对基于用户命令的通用GPIO端口控制器的用户命令寄存器进行了写操作后，工作寄存器阵列模块(2)将相应数据发送给命令解析与执行模块(3)，然后由命令解析与执行模块(3)根据用户命令寄存中操作码的值，产生操作由用户命令寄存中端口号标识的输入/输出GPIO端口电平的控制信号，当操作码为0xA时，产生将相应输入/输出GPIO端口设置为高电平的控制信号，当操作码为0x5时，产生将相应输入/输出GPIO端口设置为低电平的控制信号，当操作码为0xD时，产生将相应输入/输出GPIO端口设置为相反电平的控制信号，当操作码为其它数值，则产生相应输入/输出GPIO端口电平保持不变控制信号，并发送给输入/输出GPIO端口控制模块(4)，最后由输入/输出GPIO端口控制模块(4)根据接收到的输入/输出GPIO端口电平操作控制信号，将指定信号传输方向为输出的输入/输出GPIO端口设置为指定的电平，当接收到将相应输入/输出GPIO端口设置为高电平的控制信号时，则将相应输入/输出GPIO端口设置为高电平，当接收到将相应输入/输出GPIO端口设置为低电平的控制信号时，则将相应输入/输出GPIO端口设置为低电平，当接收到将相应输入/输出GPIO端口设置为相反电平的控制信号时，则将相应输入/输出GPIO端口设置为相反电平，当接收到相应输入/输出GPIO端口电平保持不变控制信号时，则保持相应输入/输出GPIO端口电平不变；

当确认x80系列微控制器读基于用户命令的通用输入/输出GPIO端口控制器工作寄存器时，自动将工作寄存器阵列模块(2)中由x80系列微控制器接口地址总线上指定的寄存器输出到x80系列微控制器接口数据总线上，从而将端口方向寄存器、输入数据寄存器、端口置位寄存器、端口清位寄存器、端口置反寄存器和用户命令寄存器的值反馈给用户系统，供用户系统查询和使用；

当用户系统读取了基于用户命令的通用输入/输出GPIO端口控制器的输入数据寄存器后，用户系统通过了解基于用户命令的通用输入/输出GPIO端口控制器各输入/输出GPIO端口的电平状态，当输入数据寄存器某一数据位为1b1时，则对应的输入/输出GPIO端口为高电平，否则，当输入数据寄存器某一数据位为1b0时，则对应的输入/输出GPIO端口为低电平，并且，当某一输入/输出GPIO端口信号传输方向为输入时，端口电平为用户系统输入到相应输入/输出GPIO端口上的信号电平，否则，当某一输入/输出GPIO端口信号传输方向为输出时，端口电平是由用户系统通过写输出数据寄存器、端口置位寄存器、端口清位寄存器、端口取反寄存器或者用户命令寄存器对相应输入/输出GPIO端口进行的最近一次电平操作的结果。