Регистры IO MUX ESP32-C3

Регистры IO MUX ESP32-C3: какая функция подключена к выводу, подтяжки к питанию и к земле, разрешение входа, сила выходного тока, фильтр помех и отдельные настройки на время сна для каждого из 22 GPIO.

Содержание

Пример на C
Регистры блока
PIN_CTRL
IO_MUX_GPIOn_REG
IO_MUX_DATE_REG

Блок IO MUX по адресу 0x6000 9000 содержит по регистру на каждый вывод: IO_MUX_GPIOn_REG лежит по смещению 0x04 + 4 · n. В ESP-IDF у этих регистров два имени — по номеру GPIO (IO_MUX_GPIO8_REG) и по названию площадки (PERIPHS_IO_MUX_GPIO8_U, PERIPHS_IO_MUX_MTMS_U для GPIO4).

Поле MCU_SEL выбирает функцию вывода по таблице IO MUX: функция 1 у всех выводов — GPIO, остальные — прямые подключения UART0, SPI-флеш-памяти и JTAG без матрицы GPIO. Поля FUN_* действуют в активном режиме, поля MCU_* — во сне, если для вывода установлен SLP_SEL.

Регистр PIN_CTRL выбирает, какие внутренние такты выводятся на CLK_OUT1…CLK_OUT3.

Экземпляр	Базовый адрес
IO_MUX	0x6000 9000

Пример на C

GPIO4 — вход с подтяжкой, сила выхода GPIO5 (soc/io_mux_reg.h). Макросы доступа REG_WRITE, REG_READ, REG_SET_BIT, REG_CLR_BIT, REG_GET_BIT, REG_SET_FIELD и REG_GET_FIELD объявлены в soc/soc.h ESP-IDF; поле задаётся именем макроса без суффикса, маска и сдвиг берутся из его вариантов _V и _S.

#include "soc/io_mux_reg.h"

PIN_FUNC_SELECT(IO_MUX_GPIO4_REG, PIN_FUNC_GPIO);  // функция 1 — GPIO
PIN_INPUT_ENABLE(IO_MUX_GPIO4_REG);                // FUN_IE = 1
REG_SET_BIT(IO_MUX_GPIO4_REG, FUN_PU);             // подтяжка к питанию
REG_CLR_BIT(IO_MUX_GPIO4_REG, FUN_PD);             // без подтяжки к земле

REG_SET_FIELD(IO_MUX_GPIO5_REG, FUN_DRV, 3);       // около 40 мА

Регистры блока

Регистр (ESP-IDF)	Смещение	Назначение	После сброса
PIN_CTRL	0x0000	Выбор тактов на выходах CLK_OUT1…3	0x0000 07FF
IO_MUX_GPIOn_REG	0x0004 + n · 0x0004	Функция и электрические настройки вывода GPIOn	0x0000 0B00
IO_MUX_DATE_REG	0x00FC	Версия блока: дата ревизии аппаратуры	0x0200 6050

Доступ — обозначения TRM: R/W — чтение и запись, RO — только чтение, WO — только запись, WT — запись 1 запускает действие, SS и SC — бит ставится и сбрасывается аппаратно, WTC — сбрасывается записью 1.

PIN_CTRL — выбор тактов на выходах CLK_OUT1…3

Смещение 0x0000, адрес 0x6000 9000, после сброса 0x0000 07FF. TRM: регистр 5.20.

15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
—				CLK_OUT3				CLK_OUT2				CLK_OUT1

Поле	Биты	Доступ	Сброс	Назначение
CLK_OUT3	11:8	R/W	0x7	Источник тактов для выхода CLK_OUT3
CLK_OUT2	7:4	R/W	0xF	Источник тактов для выхода CLK_OUT2
CLK_OUT1	3:0	R/W	0xF	Источник тактов для выхода CLK_OUT1

IO_MUX_GPIOn_REG — функция и электрические настройки вывода GPIOn

22 копии, n = 0…21: смещение 0x0004 + n · 0x0004, после сброса 0x0000 0B00. TRM: регистр 5.21.

15	14	13	12	11	10	9	8	7	6	5	4	3	2	1	0
GPIOn_FILTER_EN	GPIOn_MCU_SEL			GPIOn_FUN_DRV		GPIOn_FUN_IE	GPIOn_FUN_WPU	GPIOn_FUN_WPD	GPIOn_MCU_DRV		GPIOn_MCU_IE	GPIOn_MCU_WPU	GPIOn_MCU_WPD	GPIOn_SLP_SEL	GPIOn_MCU_OE

Поле	Биты	Доступ	Сброс	Назначение
GPIOn_FILTER_EN	15	R/W	0	Фильтр коротких импульсов на входе
GPIOn_MCU_SEL	14:12	R/W	0x0	Функция вывода по таблице IO MUX: 0 — функция 0, 1 — GPIO и так далее
GPIOn_FUN_DRV	11:10	R/W	0x2	Сила выхода в активном режиме, 0…3 (от 5 до 40 мА)
GPIOn_FUN_IE	9	R/W	1	Разрешение входа в активном режиме
GPIOn_FUN_WPU	8	R/W	1	Подтяжка к питанию в активном режиме
GPIOn_FUN_WPD	7	R/W	0	Подтяжка к земле в активном режиме
GPIOn_MCU_DRV	6:5	R/W	0x0	Сила выхода во сне
GPIOn_MCU_IE	4	R/W	0	Разрешение входа во сне
GPIOn_MCU_WPU	3	R/W	0	Подтяжка к питанию во сне
GPIOn_MCU_WPD	2	R/W	0	Подтяжка к земле во сне
GPIOn_SLP_SEL	1	R/W	0	Во сне действуют поля MCU_* вместо FUN_*
GPIOn_MCU_OE	0	R/W	0	Разрешение выхода во сне

IO_MUX_DATE_REG — версия блока: дата ревизии аппаратуры

Смещение 0x00FC, адрес 0x6000 90FC, после сброса 0x0200 6050. TRM: регистр 5.22.

Поле	Биты	Доступ	Сброс
REG_DATE	27:0	R/W	0x2006050

Частые вопросы

Какой ток даёт вывод ESP32-C3 при разных FUN_DRV?

По TRM: 0 — около 5 мА, 1 — около 10 мА, 2 — около 20 мА, 3 — около 40 мА; у выводов GPIO2, GPIO3, GPIO5, GPIO18 и GPIO19 значения 1 и 2 переставлены (1 — около 20 мА, 2 — около 10 мА). После сброса записано 2.

Как включить подтяжку к питанию на входе ESP32-C3 через регистры?

Установить бит FUN_WPU в регистре IO_MUX_GPIOn_REG и бит FUN_IE, разрешающий вход: REG_SET_BIT(IO_MUX_GPIO4_REG, FUN_PU) и PIN_INPUT_ENABLE(IO_MUX_GPIO4_REG). В ESP-IDF маска бита подтяжки называется FUN_PU, в TRM — FUN_WPU.

Источники

Espressif. ESP32-C3 Technical Reference Manual, версия 1.4 — глава 5: таблица Register Summary и рисунки регистров — смещения, поля, тип доступа и значения после сброса
Espressif. SVD svd/esp32c3.svd, версия 18 (espressif/svd, коммит be20aa1) — базовые адреса периферии, список регистров и полей; лицензия Apache-2.0
Espressif. ESP-IDF v6.1: заголовки components/soc/esp32c3/register/soc/*_reg.h (коммит fff9895) — имена макросов регистров и полей, сверка положения полей и значений по умолчанию; лицензия Apache-2.0 OR MIT

Нашли ошибку в регистрах?