单片机C语言数字量输入输出：GPIO配置、中断和驱动的深入解析

# 1. 单片机C语言数字量输入输出概述

单片机C语言数字量输入输出是单片机与外部设备交互的重要手段。它允许单片机读取和控制外部设备的数字信号，实现数据的传输和处理。

数字量输入输出通过单片机的通用输入输出（GPIO）端口实现。GPIO端口通常由一组引脚组成，每个引脚可以配置为输入或输出模式。在输入模式下，引脚可以读取外部设备的数字信号；在输出模式下，引脚可以输出数字信号控制外部设备。

数字量输入输出在单片机系统中广泛应用，例如传感器数据采集、电机控制、通信等。通过对GPIO端口的配置和控制，单片机可以实现对外部设备的灵活操作和数据处理。

# 2. GPIO配置与中断

### 2.1 GPIO配置原理和寄存器

GPIO（通用输入输出）是单片机与外部器件交互的常用接口。GPIO配置主要涉及两个方面：引脚模式和寄存器操作。

**引脚模式**

引脚模式定义了GPIO引脚的输入/输出方向和电气特性。常见的引脚模式包括：

- 输入模式：引脚作为输入，接收外部信号。
- 输出模式：引脚作为输出，驱动外部器件。
- 开漏输出模式：引脚作为输出，但需要外部上拉电阻才能输出高电平。
- 推挽输出模式：引脚作为输出，内部集成了上拉/下拉电阻。

**寄存器操作**

GPIO配置通过操作寄存器实现。常见的GPIO寄存器包括：

- GPIO数据寄存器（GPIOx_DATA）：读写GPIO引脚电平。
- GPIO方向寄存器（GPIOx_DIR）：配置GPIO引脚模式。
- GPIO中断使能寄存器（GPIOx_IM）：使能/禁止GPIO中断。
- GPIO中断状态寄存器（GPIOx_IS）：获取GPIO中断状态。
- GPIO中断清除寄存器（GPIOx_IC）：清除GPIO中断标志。

### 2.2 GPIO中断机制和配置

GPIO中断是一种当GPIO引脚电平发生变化时触发的中断机制。中断配置主要涉及以下步骤：

**1. 配置GPIO引脚模式**

将GPIO引脚配置为中断输入模式。

**2. 使能GPIO中断**

在GPIO中断使能寄存器中设置相应引脚的中断使能位。

**3. 配置中断触发方式**

中断触发方式有上升沿触发、下降沿触发和电平触发等。通过配置GPIO中断状态寄存器选择触发方式。

**4. 编写中断处理函数**

当GPIO中断触发时，单片机会执行相应的中断处理函数。中断处理函数中应包含中断处理逻辑。

### 2.3 GPIO中断处理函数

GPIO中断处理函数是当GPIO中断触发时执行的代码。处理函数应包含以下内容：

**1. 获取中断状态**

从GPIO中断状态寄存器中获取中断状态，判断是哪个引脚触发了中断。

**2. 清除中断标志**

在GPIO中断清除寄存器中清除中断标志，以防止中断重复触发。

**3. 执行中断处理逻辑**

根据中断引脚的不同，执行不同的中断处理逻辑，例如：读取输