GPIO 개념

# GPIO 개념

## GPIO란?

GPIO(General Purpose Input/Output)는 MCU가 외부 세계와 디지털 신호를 주고받는 **범용 핀**입니다.
LED를 켜고 끄거나, 버튼 눌림을 감지하거나, 센서 신호를 읽는 데 사용합니다.

```
[ GPIO 핀의 역할 ]

MCU
  +------------------+
  |                  |
  |   GPIO 핀 ───────┼──── LED (출력 모드: 전압 제어)
  |                  |
  |   GPIO 핀 ───────┼──── 버튼 (입력 모드: 전압 읽기)
  |                  |
  +------------------+
```

---

## 출력 모드 (Output Mode)

출력 모드에서 MCU는 핀의 전압을 **능동적으로 제어**합니다.

```
[ 출력 모드 내부 구조 ]

MCU 내부           핀        외부
  ┌──────────┐
  │ Push-Pull│
  │          │       ○────── LED(+) → GND
  │  VDD ──┐ │
  │    P(PMOS)│ ← SW 닫힘 시 High(VDD 출력)
  │        │ │
  │ OUTPUT ─○─────── PIN
  │        │ │
  │    N(NMOS)│ ← SW 닫힘 시 Low(GND 출력)
  │  GND ──┘ │
  └──────────┘
```

- **Push-Pull**: 핀을 VDD(High) 또는 GND(Low)로 강하게 구동. 가장 일반적인 출력 모드.
- **Open-Drain**: N 트랜지스터만 사용. Low는 강하게 구동하지만 High는 외부 풀업에 의존.

---

## 입력 모드 (Input Mode)

입력 모드에서 핀은 외부 전압을 **읽기만** 합니다.

```
[ 풀업 / 풀다운 저항 ]

풀업 저항:                     풀다운 저항:
  VDD                            
   │                              
  [R]  ← 내부 또는 외부 저항     [R]  ← GND 방향
   │                              │
   ○── PIN ── 버튼 ── GND        ○── PIN ── 버튼 ── VDD
  
  버튼 안 눌릴 때: PIN = High    버튼 안 눌릴 때: PIN = Low
  버튼 눌릴 때:   PIN = Low     버튼 눌릴 때:   PIN = High
```

**왜 풀업/풀다운이 필요한가?**
버튼이 열려 있을 때(floating 상태) 핀은 전압이 정해지지 않아 불안정하게 됩니다.
풀업/풀다운은 기본 전압을 정해주어 안정적인 논리 레벨을 보장합니다.

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## 드라이브 강도 (Drive Strength)

출력 핀이 공급할 수 있는 전류의 세기입니다.

```
낮은 드라이브 강도 → 소전류 → 슬로우 에지 → EMI(전자파 간섭) 적음
높은 드라이브 강도 → 대전류 → 패스트 에지 → EMI 많음
```

LED처럼 낮은 부하에는 낮은 드라이브 강도로도 충분합니다.
고속 디지털 신호나 큰 부하를 구동할 때만 높은 드라이브 강도가 필요합니다.

---

## TC37x: PORT 모듈 구조

TC37x에서 GPIO는 **PORT 모듈**로 관리됩니다.
핀은 `P{포트번호}.{핀번호}` 형식으로 표기합니다.

```
[ TC37x PORT 모듈 구조 ]

PORT 모듈
  ├── P00 (Port 0)
  │   ├── P00.0 (Pin 0)
  │   ├── P00.1 (Pin 1)
  │   └── ... (최대 16핀)
  ├── P02 (Port 2)
  ├── P10 (Port 10)
  ├── P13 (Port 13) ← Aurix 보드 LED에 자주 사용
  └── ...
```

PORT 모듈의 주요 레지스터:

| 레지스터 | 역할 |
|---|---|
| `IOCR0~15` | 핀 방향(입력/출력), 풀업/다운, 드라이브 강도 설정 |
| `OUT` | 출력 데이터 레지스터 (High/Low 설정) |
| `IN` | 입력 데이터 레지스터 (현재 핀 전압 읽기) |
| `OMR` | 출력 수정 레지스터 (Set/Clear/Toggle 원자적 조작) |

### IfxPort_setPinMode 함수

iLLD에서 핀 모드를 설정하는 핵심 함수:

```c
#include "IfxPort.h"

/* P13.0을 Push-Pull 출력으로 설정 */
IfxPort_setPinMode(&MODULE_P13, 0, IfxPort_Mode_outputPushPullGeneral);

/* P00.0을 풀업 입력으로 설정 */
IfxPort_setPinMode(&MODULE_P00, 0, IfxPort_Mode_inputPullUp);
```

주요 `IfxPort_Mode` 값:

```
출력:
  IfxPort_Mode_outputPushPullGeneral   ← 일반 Push-Pull 출력
  IfxPort_Mode_outputOpenDrainGeneral  ← Open-Drain 출력

입력:
  IfxPort_Mode_inputNoPullDevice       ← 풀업/풀다운 없음 (Floating)
  IfxPort_Mode_inputPullUp             ← 내부 풀업 활성
  IfxPort_Mode_inputPullDown           ← 내부 풀다운 활성
```

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## 다른 MCU와의 차이점

> ⚠️ 다른 MCU에서 넘어온다면 이런 점이 다를 수 있습니다.

- **핀 명명 규칙**: STM32는 `PA0`, `PB3` 형식. TC37x는 `P00.0`, `P13.3` 형식.
- **대체 기능(AF)**: STM32는 핀에 AF 번호를 지정해 UART, SPI 등에 할당. TC37x도 유사하게 PCSR(Port Control and Status Register)로 관리.
- **핵심 개념(입출력 모드, 풀업/풀다운, 드라이브 강도)은 모든 MCU에서 동일**.

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