在前面的示例中，现已用到了LPC1114的GPIO端口。GPIO端口是CPU与外部设备打交道的根底，为了更好地运用好它，下面将对LPC1114的通用输入输出端口（GPIO）的存放器结构及用法做具体深化地评论。
在榜首节中现已介绍过，LPC1114处理器是一个32位结构的处理器，但它的GPIO端口没有把32根引脚都接出来，而是每组只接出来12根引脚（留意，第四组只接出来6根引脚），共有4组，总共42根引脚。它们都具有如下特色：
1.可经过软件装备GPIO引脚为输入或输出
2.每个独立的端口引脚均可作为外部中止的输入引脚（边缘或电平触发）
3.边缘触发中止可装备为上升沿触发、下降沿触发以及双边缘触发
4.电平触发中止引脚能够装备为高电平或低电平触发
5.一切GPIO引脚默许状况下均为输入
6.从端口读取和写入数据操作能够经过地址位13:2屏蔽
端口的具体运用装备会在后边逐个进行评论，这儿先来看一下“通用输入/输出端口GPIO”的结构体是怎么界说的，代码如下。
typedef struct
{
union {
__IO uint32_t MASKED_ACCESS[4096];/*!< Offset: 0x0000 to 0x3FFC Port data Register for pins PIOn_0 to PIOn_11 (R/W) */
struct {
uint32_t RESERVED0[4095];
__IO uint32_t DATA;/*!< Offset: 0x3FFC Port data Register (R/W) */
};
};
uint32_t RESERVED1[4096];
__IO uint32_t DIR;/*!< Offset: 0x8000 Data direction Register (R/W) */
__IO uint32_t IS;/*!< Offset: 0x8004 Interrupt sense Register (R/W) */
__IO uint32_t IBE;/*!< Offset: 0x8008 Interrupt both edges Register (R/W) */
__IO uint32_t IEV;/*!< Offset: 0x800C Interrupt event Register(R/W) */
__IO uint32_t IE;/*!< Offset: 0x8010 Interrupt mask Register (R/W) */
__I uint32_t RIS;/*!< Offset: 0x8014 Raw interrupt status Register (R/ ) */
__I uint32_t MIS;/*!< Offset: 0x8018 Masked interrupt status Register (R/ ) */
__O uint32_t IC;/*!< Offset: 0x801C Interrupt clear Register (R/W) */
} LPC_GPIO_TypeDef;
上述代码对LPC1114的GPIO端口的进行了结构体界说，因为GPIO坐落内存地图中的AHB部分，所以从代码中能够看出，同前面评论的结构体相同，它界说的成员变量使用偏移地址与AHB中的GPIO存放器进行了对映。特别的当地在于多了一个关于union的界说，要澄清这个界说，还有必要回到AHB模块部分的存放器描绘中去。下图就给出了AHB模块内GPIO部分的存放器散布状况。
对应上图与结构体中的内容能够看出，除了GPIODATA以外，其它存放器与结构体成员的对映联系与前面评论的SYSCON的相同。但关于GPIODATA就不能用前面的办法来剖析了。下面就着重来评论一下GPIODATA存放器与其结构体成员之间是怎么进行对映的。
GPIODATA存放器是GPIO的数据存放器，它存放的数据直接被输出到GPIO的引脚上，引脚输入的数据也会被放到该存放器中。所以要对端口进行电平操控（无论是输入仍是输出），就要对GPIODATA存放器进行操作。相同，GPIODATA存放器也是一个32位的结构，其地址占用4个字节。而GPIO端口只要12个引脚，因而GPIODATA存放器只用了低12位来对映GPIO端口引脚。
从上图中还能够看出，GPIODATA存放器的偏移地址是从0x0000~0x3FFC。最高地址是0x3FFC是因为，每个GPIODATA存放器单元占用4 字节，所以共有0x3FFC/4=0xFFF个（即4095个）GPIODATA存放器单元，因为地址是从第0个单元算起的，所以总共有4096个单元。而2的12次方刚好就等4096，所以它刚好能够表征12个引脚的容量。由此能够看出，每个引脚电平的值（无论是输入仍是输出）都能够在GPIODATA存放器中找到一个对映的单元（因为有4096个引脚状况就有4096个GPIODATA地址单元）。这样做是为什么呢？为什么不把端口引脚统一用一个端口存放器来描绘（权且称为“办法一”），写（或读）这个端口存放器不就行了？其实，其它大部分单片机也确实是这样做的。而这儿LPC1114却要花费4096个地址单元来把引脚状况悉数描绘一遍（权且称为“办法二”），也肯定是有它的理由的。其实，应该说LPC1114是两种办法都包括的（因为严格来说，“办法一”包括于“办法二”）。至于“办法二”的长处，其实便是能够在不改动其它引脚状况下，独自改动某一引脚上的电平。按理说，经过“与或”的逻辑操作办法，也能够让“办法一”完成这一功用（其它单片机也是这样做的），但它有必要经过“读——修正——写”的进程来完成。比如要完成仅对P0端口的第7个引脚输出高电平，程序可写为“P0 |= 1<<7”，其实便是“P0 =P0| 0b10000000”，这就能够看出，它先要把P0的值读出来，然后进行修正（和0b10000000相与），最终再把成果写回P0去。而“办法二”就简略多了，直接拜访地址为0b10000000的单元就行了。下面具体来评论办法二是怎么完成位操作的。
为了完成“办法二”的位操作，在LPC1114中引入了一个新的概念——屏蔽（MASK）。它使用一个14位的结构来描绘屏蔽操作，只要在屏蔽结构中值为1的位所对应的端口引脚值才会收效。例如要改动端口第7个引脚的电平，那么在这个端口所对应的屏蔽结构中，与第7个引脚对应的屏蔽位的值有必要为1才行。一起要留意，屏蔽位并不是与端口方位逐个对应的，而是屏蔽结构全体“左移”了两位再来对应！因为端口引脚数量为12，屏蔽结构又全体“左移”两位，所以它才需求用一个14位的结构来描绘。据此，那么方才第7个引脚所对应的屏蔽位应该是第9位。要改动第7个引脚的电平，屏蔽结构中的第9位的值要是1才行。此进程可用下图来描绘，至于为何屏蔽结构要“左移”两位，后边会进行具体评论。
在上图中，榜首行表明的便是屏蔽结构，可见它是一个14位的结构，而且低两位没有用。第二行表明要写入到端口引脚上的值，假如榜首行的屏蔽值都为1，那么第二行的这12个值就会被原封不动地写到12位端口引脚上去。第三行表明的便是端口引脚上的值，可见因为屏蔽结构中只要第9位的值为1，所以对应到要写入的数据第7位的值（1）就写到了端口引脚的第7位上去了（第7脚输出高电平），而端口引脚的其它位则坚持不变（不管要写入的数据中对应的位是何值），这便是屏蔽结构的作用。前面评论过，这个屏蔽结构涵盖了12位的一切组合状况，所以从悉数不屏蔽（0x000）到悉数屏蔽（0xFFF），都包括在了其间。由此能够看出，当屏蔽结构的值为悉数屏蔽（0xFFF）时，便是要写入的数据值悉数都相关（输入或输出）到端口引脚，这也便是前面说到的“办法一”的做法，相当于直接写数据到端口。所以说“办法二”包括了“办法一”。
从上图还能够看出，GPIODATA的地址是GPIO基址+屏蔽地址（偏移地址）。在LPC1114中共有4组GPIO端口，它们的基址分别是：port0为0x50000000；port1为0x50010000；port2为0x50020000；port3为0x50030000。而每组端口都有自己的屏蔽地址，4组GPIO基址加上各自的屏蔽地址后便是：port0为0x50000000~0x50003FFC；port1为0x50010000~0x50013FFC；port2为0x50020000~0x50023FFC；port3为0x50030000~0x50033FFC。每组都有4096个32位的单元。
接下来评论为何屏蔽结构要“左移”两位再来对应。关于这一点，即便在管方文档中也没有给出解说。但经过调查能够看出，尽管屏蔽结构只用了14位来描绘，但因为处理器自身是32位结构的，所以其实每个屏蔽结构自身的长度仍是32位的，只不过它只用了低14位就足够了。换句话说，一个屏蔽结构要占用4个字节的地址。而悉数（4096个）屏蔽结构就要占用4×4096个地址，因为地址是从0算起的，所以整个屏蔽结构所占用的地址是4×4096－1＝16383个，也即十六进制的0x3FFC个。对应上面的“GPIO存放器散布状况表”会发现，这个值正好是GPIODATA存放器地址偏移的最大值。那这两个之间会有什么联系呢？其实只能证明一点，在引入了屏蔽结构的概念后，屏蔽结构便是GPIODATA存放器！更切当的说是地址为0x000~0x3FF8这段的GPIODATA存放器（因为最终一个地址为0x3FFC的屏蔽结构是悉数不屏蔽（值全为1），能够以为它无屏蔽作用，所以一般把它当作端口存放器用（即“办法一”））。
这时再回到“GPIO存放器散布状况表”上来看，榜首行的GPIODATA的地址为0x000~0x3FF8，它是实践的4095个屏蔽结构，每个占用4个字节地址，运用时对应“办法二”；第二行的GPIODATA的地址为0x3FFC，它相当于端口存放器，共占用4个字节地址，运用时对应“办法一”。但两者只能选其一，不能两种办法都一起用！
因为C语言中的共用体（或称联合体）就具有地址空间复用的特色，所以使用共用体来界说GPIODATA是最为适宜的。下面独自把这部分界说剔出来评论，代码如下。
union {
__IO uint32_t MASKED_ACCESS[4096];/*!< Offset: 0x0000 to 0x3FFC Port data Register for pins PIOn_0 to PIOn_11 (R/W) */
struct {
uint32_t RESERVED0[4095];
__IO uint32_t DATA;/*!< Offset: 0x3FFC Port data Register (R/W) */
};
};
能够看出，在共用体中界说了两个部分的复用内容。榜首个部分是一个“uint32_t”型的MASKED_ACCESS（屏蔽）数组，总共界说了4096个元素空间。每个数组元素占用4个字节地址，4096个MASKED_ACCESS数组共占用0x3FFC的地址空间，每个单元都具有可读可写的特点（__IO）。从地址分配能够看出，这个数组包括了从屏蔽一切位（地址0x0000）到不屏蔽任何位（地址0x3FFC）的一切屏蔽结构部分。MASKED_ACCESS[0]对应地址0x0000，屏蔽一切位；MASKED_ACCESS[1]对应地址是0x0004（每个占用4字节），二进制数是0b00000000000100（14位，左移两位来对映），即不屏蔽端口第0位引脚；MASKED_ACCESS[2]对应地址是0x0008，二进制数是0b00000000001000（14位，左移两位来对映），即不屏蔽端口第1位引脚；MASKED_ACCESS[3]对应地址是0x000C，二进制数是0b00000000001100（14位，左移两位来对映），即不屏蔽端口第0位和第1位引脚；MASKED_ACCESS[4]对应地址是0x0010，二进制数是0b00000000010000（14位，左移两位来对映），即不屏蔽端口第2位引脚；如此等等；最终一个数组元素是MASKED_ACCESS[4095]，对应地址是0x3FFC，二进制数是0b11111111111100（14位，左移两位来对映），即不屏蔽任何端口引脚。
到此，就应该能够来答复方才的问题“为何屏蔽结构要用12位左移2位来表明了”。这是因为，每个MASKED_ACCESS数组元素之间差了4个字节，为了让每个屏蔽结构都能够对应到各自对映的数组元素，有必要对每个屏蔽结构乘以4。但是在位运算中，左移2位就相当于乘以4，所以用左移了2位的14位屏蔽结构，相当于给每个屏蔽结构都乘以4，这就免去了对4096个屏蔽结构都乘以4的操作指令！这是屏蔽结构要左移两位真实原因地点！
共用体中的第二个部分是一个“uint32_t”型的变量DATA。因为其前面界说了4095个“uint32_t”型空数组，避开了屏蔽结构中的前4095个单元。所以最终的变量DATA的开始地址便是0x3FFC，也便是最终一个屏蔽结构的地址。前面说过，最终一个屏蔽结构的值是全1，即不屏蔽。而这儿用变量DATA来替代最终一个屏蔽结构，做法十分奇妙。相当于对DATA写什么值，在端口的引脚上就能够得到相应的电平。此刻能够为它便是端口存放器，而不是屏蔽结构。DATA也有必要具有可读可写的特点（__IO）。
下面用一个比如来阐明一下整个进程。例如，要让第0组GPIO的第0、3、10位输出1，其它位坚持不变，需求怎么操作。
首先看，要这三位输出1，先要给这三位对应的屏蔽位写1，则它们对应的14位屏蔽结构应该是“0b01000000100100”，换算成十六进制是“0x1024”。这个“0x1024”便是在0x0000~0x3FFC地址之间的一个单元，也即经过共用体对映到了4096个MASKED_ACCESS数组元素中的其间一个。但它到底是哪个MASKED_ACCESS数组元素呢？因为它们之间是4倍的联系，所以0x1024/4=0x409，十进制为1033，即MASKED_ACCESS[1033]单元。而写给端口的数据则是不左移的12位，即“0b010000001001”，换算成十六进制刚好便是“0x409”，十进制为1033，即该数组元素的编号。因而，经过履行MASKED_ACCESS[1033]=0x409，就能够完成对第0、3、10位输出1。而实践上，履行MASKED_ACCESS[1033]=0xFFF作用也是相同的，因为除了第0、3、10位为1以外，其它位可为任何值。同理，要对第0、3、10位输出0，履行MASKED_ACCESS[1033]=0x000和履行MASKED_ACCESS[1033]=0xBF6是相同的作用。
所以综上所述，MASKED_ACCESS要引证的数组单元，便是要输出到引脚上12位值的十进制数。当然，要实践引证，还要在程序预界说部分进行地址对映，代码如下。
#define LPC_AHB_BASE (0x50000000UL)
#define LPC_GPIO0_BASE (LPC_AHB_BASE + 0x00000)
#define LPC_GPIO1_BASE (LPC_AHB_BASE + 0x10000)
#define LPC_GPIO2_BASE (LPC_AHB_BASE + 0x20000)
#define LPC_GPIO3_BASE (LPC_AHB_BASE + 0x30000)
#define LPC_GPIO0 ((LPC_GPIO_TypeDef *) LPC_GPIO0_BASE )
#define LPC_GPIO1 ((LPC_GPIO_TypeDef *) LPC_GPIO1_BASE )
#define LPC_GPIO2 ((LPC_GPIO_TypeDef *) LPC_GPIO2_BASE )
#define LPC_GPIO3 ((LPC_GPIO_TypeDef *) LPC_GPIO3_BASE )
有了上述预界说，方才的比如就能够履行LPC_GPIO0->MASKED_ACCESS[1033]=0x409来完成了。
再来回忆一下前面榜首个演示示例中对端口2的操作，首要代码如下。
while(1)
{
LPC_GPIO2->DATA = 0xAAA;
delay_ms(500);
LPC_GPIO2->DATA = 0x555;
delay_ms(500);
}
从中能够看出，它是经过“办法一”，即直接写DATA变量来完成的。因为它的悉数12位都在改变，所以采用了这种办法。
剩于共用体界说中的其它部分，因为与SYSCON剖析中的相同，可自行参阅前面的内容来剖析，这儿就不再赘述了。最终不要忘掉一点，因为在程序中引入了共用体union，所以在预界说部分要加下一句“#pragma anon_unions”，这在前面章节现已论述过了。假如用包括头文件的办法的话，该界说存在于头文件LPC11xx.h中。
