为什么芯片上的所有管脚都不是GPIO?

Why all the pins on a chip are not GPIOs?

Linux 中的 GPIO 文档指出:

A "General Purpose Input/Output" (GPIO) is a flexible software-controlled digital signal. They are provided from many kinds of chip, and are familiar to Linux developers working with embedded and custom hardware.

如果我们能够控制引脚的行为,那么为什么芯片上的所有引脚都不是 GPIO?

我们如何通过软件为芯片上的引脚提供功能?

请说明。

SOC中的所有管脚都不是GPIO。映射为 GPIO 的一组特定引脚。其他引脚配置用于特定接口,如 DDR、SPI、I2C 等,包括时钟、数据和电源引脚。 GPIO 是通用引脚,可根据用户要求用于任何目的。它可用于处理 IRQ、触发复位、发光 LED 等。

例如,假设 FPGA 通过 GPIO 连接到 SOC。用户需要通过这些 GPIO 引脚对 FPGA 进行编程。在 SOC 端,用户需要编写具有上述序列的特定程序来驱动这些 GPIO 以对 FPGA 配置文件进行编程。

当你设计一个集成电路(芯片)时,你在设计时会考虑到一些组件模型,这些内部组件可能有特定的需求,不能在不同的管脚之间重新分配,那么这些管脚就是固定功能。

例如与内存控制器相关的管脚有非常严格的性能要求集(在信号完整性、切换速率、输出驱动器、电容方面),这些管脚是固定功能不可重新分配的,因此您不能使用这些管脚对于通用输入输出口。如果这样做,您将以较慢的芯片结束,因为附加电路会改变这些值变得不可行。其他示例是电源域引脚(通常称为 VCC、VDD、VEE、GND)。

这就是为什么 GPIO 引脚总是与 SPI、I2C、SMBUS 等慢速接口共享,但从不与 SATA、DDR 等快速接口共享。

在其他情况下,唯一的原因是因为芯片没有特定组件就没有意义,例如,假设您必须有 RAM 内存,那么 RAM 专用引脚不需要重新分配,因为您永远不会实现该系统没有 RAM 内存,永远不需要将这些引脚重新用于 GPIO