Perché devo prima impostare un valore e quindi la direzione del GPIO in un processore incorporato?

Ho un lavoro a tempo pieno come ingegnere del firmware. Recentemente mi è stato assegnato un compito di rivedere le configurazioni GPIO e modificare le impostazioni secondo necessità. Ho trovato alcuni pin che sono stati configurati in modo errato, quindi naturalmente li ho riconfigurati, tuttavia mi è stato detto che l'ho fatto nell'ordine sbagliato. Ecco di cosa sto parlando:

Prima:
GPIO1.direction = INPUT;

Dopo:
GPIO1.direction = OUTPUT;
GPIO1.value = 0;

Tuttavia durante la revisione del codice mi è stato detto che devo cambiare l'ordine di inizializzazione nel modo seguente:

GPIO1.value = 0;
GPIO1.direction = OUTPUT;

In altre parole, imposta prima il valore e poi imposta la direzione del pin. Mi è stato anche detto che è così che deve essere sui processori moderni perché usano due registri, uno per l'input e uno per l'output, tuttavia i vecchi processori usano solo un registro, quindi l'ordine delle operazioni non avrebbe importanza.
(Nota: moderno = ARM Cortex M3 e versioni successive, vecchio = Intel 8051)

Ho chiesto una spiegazione migliore al lavoro, ma non sono riuscito a ottenere una buona risposta. Ecco perché ho deciso di chiedere qui.

Quindi, ecco le mie domande:

1. Perché l'ordine di inizializzazione è importante per i nuovi processori?
   
2. Perché l'ordine di inizializzazione non ha importanza per i vecchi processori?
   
3. Di quali due registri stanno parlando nei moderni processori?
   
4. Di quale registro unico stanno parlando sui vecchi processori?
   

Se qualcuno potesse fornire una sorta di diagramma, sarebbe ancora meglio.

L'originale 8051 utilizzava le cosiddette porte di uscita pseudo-bidirezionali (open-drain con pullup), quindi non c'era davvero alcuna impostazione della direzione delle porte.

Naturalmente per le moderne porte di output bidirezionali reali è meglio avere un valore noto impostato prima di abilitare il pin della porta per l'output, perché altrimenti si potrebbe avere un transitorio sull'output che potrebbe fare qualcosa di indesiderabile.

Vedi la mia risposta qui , per esempio.

Modifica: ecco la struttura dei pin I / O per un microcontrollore CMOS (relativamente) moderno :

TRIS (TRIState) è chiamato DDR (Data Direction Register) in molti altri micro. In questo caso, se l'uscita del latch TRIS è alta, entrambi i transistor sono "off", ma la porta può ancora essere letta.

Ecco una struttura dei pin I / O leggermente più complessa per un microchip Micro più recente .

Ancora una volta, il latch TRIS disabilita l'output. Questo include un blocco LAT che aiuta a evitare problemi di lettura-modifica-scrittura . Sulla serie PIC è necessario scrivere solo nel registro LAT (e leggere dal registro PORT).

Ecco i circuiti interni del pin della porta I / O classica 8051 e CMOS 8051 (da questa fonte ):

C'è un po 'di complessità in più in quanto esiste un transistor di accelerazione in parallelo con il pull-up che viene brevemente attivato per superare la capacità esterna. Come puoi vedere, non esiste alcun controllo TRIS / DDR. I MOSFET pull-up utilizzati nel normale funzionamento sono "deboli": sono abbastanza piccoli (Idss bassi) che un'uscita esterna collegata al pin può abbassare la linea di porta pseudo-bidirezionale.

Se si imposta prima la direzione, il pin verrà brevemente configurato per l'uscita qualunque sia il suo valore di uscita attuale. Se si imposta prima il valore, ciò non accadrà.

Quindi, farlo nel modo che ti è stato consigliato evita i difetti sull'uscita, che possono variare da innocui a catastrofici, a seconda di ciò a cui è collegato il pin.

Supponendo che la direzione predefinita sia un input (cioè High-Z, il che ha senso poiché non vogliamo che l'MCU imponga alcun valore sulle linee collegate), questo ordine di impostazione della porta è preferibile ma non necessario. È infatti necessario quando l'applicazione richiede che all'avvio il valore della porta non sia, diciamo 1. Quindi imposterai il valore su 0e poi cambierai la direzione. In questo caso si evita il possibile "glitch" momentaneo tra l'impostazione della direzione e il valore, che potrebbe provocare un picco su quel perno. Ed è vero per tutti i processori che hanno una tale logica, non solo quelli nuovi.