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【.Net Micro Framework PortingKit - 08】GPIO驱动

发布时间：2025/1/21 asp.net 80 豆豆
生活随笔 收集整理的这篇文章主要介绍了 【.Net Micro Framework PortingKit - 08】GPIO驱动 小编觉得挺不错的,现在分享给大家,帮大家做个参考.

要点亮LED灯或获得输入IO的状态应该是比较容易的，打开端口时钟，然后读写相关的GPIO寄存器就可以了，但是要实现一个输入中断，就要费些周折了。

对STM32（Cortex-M3）的芯片，要实现一个GPIO中断一般需要如下几步：

1、  配置时钟控制器寄存器（RCC）的APB2RSTR，确保对应的GPIOA ~ GPIOG时钟使能。

2、  对GPIO寄存器的CRL（或CRH）要设置正确的输入模式，如浮空输入模式（对接收IO中断来说，当然要设置成输入模式）。

3、  要通过AFIO寄存器配置中断的输入来源，对STM32芯片来说，具有19路EXTI中断线，其中3路分别连接PVD输出、RTC闹钟事件及USB唤醒事件，剩下的对GPIOA ~ GPIOG 7*16=112个IO点来说，同时只能配置16路IO输入中断。

4、  接下来要配置EXIT寄存器，根据需要来配置是上升沿触发中断、还是下降沿触发中断或两者都触发。

5、  而后比较重要的是， 要配置NVIC的SETENA寄存器，让对应的EXTI0、EXTI1、EXTI2、EXTI3、EXTI4、EXTI9_5或EXTI15_10中断位使能，此外还要配置各中断的优先级（前提是中断优先级分组寄存器已配置完毕）。

6、  最后我们要设置中断向量表（该向量表要重定位到内存中，以便于动态修改），在EXTI0、EXTI1、EXTI2、EXTI3、EXTI4、EXTI9_5或EXTI15_10对应的位置，放入我们的中断函数的入口地址。

 

和PC平台程序开发不同，基本上你每做一步，都可以很直观的看到你的进展和成果，但对嵌入式开发来说，如果上述几步有任何一个环节出了问题，你的进展都是零，有时候你会花上一天的时间去反复核实每个寄存器的值是否正确，以期获得你希望的结果。所以说嵌入式开发是惊喜的型的，要么成，要么不成，一线之隔！

接下来我们说一下GPIO实现的详细步骤，首先在CortexM3.h头文件中添加GPIO相关的寄存器描述：

  • struct CortexM3_GPIO  
  •  
  • {  
  •  
  •   static const UINT32 c_Base = 0x40010800;  
  •  
  •   static const UINT32 A = 0;  
  •  
  •   static const UINT32 B = 1;  
  •  
  •   static const UINT32 C = 2;  
  •  
  •   static const UINT32 D = 3;  
  •  
  •   static const UINT32 E = 4;  
  •  
  •   static const UINT32 F = 5;   
  •  
  •   static const UINT32 G = 6;   
  •  
  •   static const UINT32 GPIO_Mode_NULL = 0x00;  
  •  
  •   static const UINT32 GPIO_Mode_Speed_10MHz = 0x01;  
  •  
  •   static const UINT32 GPIO_Mode_Speed_2MHz = 0x02;  
  •  
  •   static const UINT32 GPIO_Mode_Speed_50MHz = 0x03;  
  •  
  •   static const UINT32 GPIO_Mode_IN_FLOATING = 0x04;  
  •  
  •     /****/ volatile UINT32   CRL;  //配置寄存器  
  •  
  •   /****/ volatile UINT32   CRH;  
  •  
  •   /****/ volatile UINT32   IDR;  //数据寄存器  
  •  
  •   /****/ volatile UINT32   ODR;  
  •  
  •   /****/ volatile UINT32   BSRR; //置位复位寄存器  
  •  
  •   /****/ volatile UINT32   BRR;  //复位寄存器  
  •  
  •   /****/ volatile UINT32   LCKR; //锁定寄存器  
  •  
  • };  
  •  
  • struct CortexM3_EXTI  
  •  
  • {  
  •  
  •   static const UINT32 c_Base = 0x40010400;  
  •  
  •   /****/ volatile UINT32  IMR;  
  •  
  •   /****/ volatile UINT32  EMR;  
  •  
  •   /****/ volatile UINT32  RTSR;  
  •  
  •   /****/ volatile UINT32  FTSR;  
  •  
  •   /****/ volatile UINT32  SWIER;  
  •  
  •   /****/ volatile UINT32  PR;  
  •  
  • };  
  •  
  • struct CortexM3_AFIO  
  •  
  • {  
  •  
  •   static const UINT32 c_Base = 0x40010000;    
  •  
  •   /****/ volatile UINT32 EVCR;  
  •  
  •   /****/ volatile UINT32 MAPR;  
  •  
  •   /****/ volatile UINT32 EXTICR[4];  
  •  
  • };  
  •  

    • 由于NVIC相关的代码我们已经在《NVIC中断处理》说过了，这里就不重复了。

    对.Net Micro Framework的架构来说，要实现如下几个接口：

    1、CPU_GPIO_Initialize

    2、CPU_GPIO_Uninitialize

    3、CPU_GPIO_Attributes

    4、CPU_GPIO_DisablePin

    5、CPU_GPIO_EnableOutputPin

    6、CPU_GPIO_EnableInputPin

    7、CPU_GPIO_EnableInputPin2

    8、CPU_GPIO_GetPinState

    9、CPU_GPIO_SetPinState

    10、CPU_GPIO_GetPinCount

    11、CPU_GPIO_GetPinsMap

    12、CPU_GPIO_GetSupportedResistorModes

    13、CPU_GPIO_GetSupportedInterruptModes

    14、CPU_GPIO_PinIsBusy

    15、CPU_GPIO_ReservePin

    16、CPU_GPIO_GetDebounce

    17、CPU_GPIO_SetDebounce

    考虑到难易程度和篇幅，我们只介绍CPU_GPIO_Initialize、CPU_GPIO_EnableOutputPin、 CPU_GPIO_EnableInputPin和EXTI_IRQHandler 中断函数的具体实现。

  • BOOL GPIO_Driver::Initialize()  
  •  
  • {  
  •  
  •          CortexM3_AFIO &AFIO = CortexM3::AFIO();  
  •  
  •     for(int i=0;i<4;i++)   
  •  
  •     {  
  •  
  •        AFIO.EXTICR[i]=0x0000;  
  •  
  •     }          
  •  
  • CortexM3_EXTI &EXTI= CortexM3::EXTI();      
  •  
  •     EXTI.IMR = 0x00000000;  
  •  
  •     EXTI.EMR = 0x00000000;  
  •  
  •     EXTI.RTSR = 0x00000000;   
  •  
  •     EXTI.FTSR = 0x00000000;   
  •  
  •     EXTI.PR = 0x0007FFFF;  
  •  
  •     //NVIC   
  •  
  •     if(!CPU_INTC_ActivateInterruptEx(CortexM3_NVIC::c_IRQ_Index_EXTI0,(UINT32)(void *)EXTI_IRQHandler ))   return FALSE;  
  •  
  •          //略  
  •  
  •     return TRUE;  
  •  
  • }  
  •  

    • 其中比较重要的是CPU_INTC_ActivateInterruptEx函数，它可动态设置c_IRQ_Index_EXTI0中断所对应的中断函数的入口地址。

  • void GPIO_Driver::EnableOutputPin(GPIO_PIN pin, BOOL initialState)  
  •  
  • {  
  •  
  •     ASSERT(pin < c_MaxPins);          
  •  
  •     UINT32 port = PinToPort(pin);   
  •  
  •          UINT32 bit = PinToBit(pin);  
  •  
  •     UINT32 pos = (bit % 8)<<2;  
  •  
  •          CortexM3_GPIO &GPIO= CortexM3::GPIO(port);      
  •  
  •     //通用推挽输出模式  
  •  
  •     if(bit<8)  
  •  
  •     {          
  •  
  •        GPIO.CRL = (GPIO.CRL & ~(0x0F << pos)) | (CortexM3_GPIO::GPIO_Mode_Speed_50MHz << pos);  
  •  
  •     }  
  •  
  •          else 
  •  
  •          {  
  •  
  •             GPIO.CRH = (GPIO.CRH & ~(0x0F << pos)) | (CortexM3_GPIO::GPIO_Mode_Speed_50MHz << pos);  
  •  
  •          }  
  •  
  •    
  •  
  •     //初值  
  •  
  •     if(initialState) GPIO.BSRR = 0x1 << bit;  
  •  
  •     else GPIO.BRR = 0x1 << bit;  
  •  
  • }  
  •  

    • 输出默认为通用推挽输出模式，你也可以根据实际需要进行必要的调整。

  • BOOL GPIO_Driver::EnableInputPin(GPIO_PIN pin, BOOL GlitchFilterEnable, GPIO_INTERRUPT_SERVICE_ROUTINE ISR, void *pinIsrParam, GPIO_INT_EDGE intEdge, GPIO_RESISTOR resistorState)  
  •  
  • {  
  •  
  •     ASSERT(pin < c_MaxPins);          
  •  
  •     UINT32 port = PinToPort(pin);   
  •  
  •          UINT32 bit = PinToBit(pin);  
  •  
  •     UINT32 pos = (bit % 8)<<2;  
  •  
  •          CortexM3_GPIO &GPIO= CortexM3::GPIO(port);      
  •  
  •     //浮空输入  
  •  
  •     if(bit<8)  
  •  
  •     {          
  •  
  •        GPIO.CRL = (GPIO.CRL & ~(0x0F << pos))| (CortexM3_GPIO::GPIO_Mode_IN_FLOATING << pos);  
  •  
  •     }  
  •  
  •          else  
  •  
  •          {  
  •  
  •             GPIO.CRH = (GPIO.CRH & ~(0x0F << pos))| (CortexM3_GPIO::GPIO_Mode_IN_FLOATING << pos);  
  •  
  •          }  
  •  
  •     //中断输入源配置(AFIO)  
  •  
  •     CortexM3_AFIO &AFIO = CortexM3::AFIO();  
  •  
  •     AFIO.EXTICR[bit >> 2] &= ~(0x0F << (0x04 * (bit & 0x03)));  
  •  
  •     AFIO.EXTICR[bit >> 2] |= port << (0x04 * (bit & 0x03));  
  •  
  •          CortexM3_EXTI &EXTI=CortexM3::EXTI();  
  •  
  •     if(ISR)  
  •  
  •     {  
  •  
  •         switch(intEdge)  
  •  
  •         {  
  •  
  •             case GPIO_INT_NONE:   //无中断  
  •  
  •                 EXTI.IMR &= ~(0x1<<bit);                                      
  •  
  •                 return FALSE;  
  •  
  •             case GPIO_INT_EDGE_LOW:   //下降沿中断  
  •  
  •             case GPIO_INT_LEVEL_LOW:  
  •  
  •                 EXTI.IMR |= 0x1<<bit;       
  •  
  •                                      EXTI.FTSR |= 0x1<<bit;        //下降沿有效  
  •  
  •                                      EXTI.RTSR &= ~(0x1<<bit);  //上升沿无效  
  •  
  •                 break;  
  •  
  •             //略  
  •  
  •             default:  
  •  
  •                 ASSERT(0);  
  •  
  •                 return FALSE;  
  •  
  •         }  
  •  
  •     }                   
  •  
  •                      
  •  
  •     return TRUE;  
  •  
  • }  
  •  

    • GPIO输入的实现比较繁琐一些，可以根据需要仅把端口配置成输入模式，而不配置相应的中断参数。这样可以通过不断扫描的方式获得输入信号。

  • void GPIO_Driver::ISR(void *Param)  
  •  
  • {  
  •  
  •          CortexM3_EXTI &EXTI=CortexM3::EXTI();  
  •  
  •     UINT32 interruptsActive = EXTI.PR;  
  •  
  •     UINT32 bitMask  = 0x1, bitIndex = 0;  
  •  
  •          while(interruptsActive)  
  •  
  •     {  
  •  
  •         while((interruptsActive & bitMask) == 0)  
  •  
  •         {  
  •  
  •             bitMask  <<= 1;  
  •  
  •             ++bitIndex;  
  •  
  •         }  
  •  
  •         CortexM3_AFIO &AFIO = CortexM3::AFIO();  
  •  
  •         UINT32 port = (AFIO.EXTICR[bitIndex >> 2]>>(0x04 * (bitIndex & 0x03))) & 0xF;  
  •  
  •         GPIO_PIN pin = BitToPin( bitIndex, port);  
  •  
  •         PIN_ISR_DESCRIPTOR& pinIsr = g_GPIO_Driver.m_PinIsr[ pin ];  
  •  
  •         pinIsr.Fire( (void*)&pinIsr );  
  •  
  •         interruptsActive ^= bitMask;  
  •  
  •                    EXTI.PR |= bitMask;  
  •  
  •     }   
  •  
  • }  
  •  

    • 在中断函数中，根据相关寄存器的值来判断哪一个（或同时哪一些）GPIO发生的中断，并由此执行业已配置好的异步中断处理函数。

    好了，写完了GPIO驱动程序，我们就可以漂漂亮亮的在NativeSample中写我们的测试程序了：

  • void ISR( GPIO_PIN Pin, BOOL PinState, void* Param )  
  •  
  • {  
  •  
  •     if(PinState)    // released, up  
  •  
  •     {  
  •  
  •       CPU_GPIO_SetPinState(GPIO_Driver::PF7,0x0);  
  •  
  •     }  
  •  
  •     else            // pressed, down  
  •  
  •     {  
  •  
  •        CPU_GPIO_SetPinState(GPIO_Driver::PF7,0x1);  
  •  
  •     }  
  •  
  • }  
  •  
  •    
  •  
  • void ApplicationEntryPoint()  
  •  
  • {     
  •  
  •     //LED D1 D2 D3 D4     
  •  
  •     CPU_GPIO_EnableOutputPin(GPIO_Driver::PF7,FALSE);  
  •  
  •          CPU_GPIO_EnableOutputPin(GPIO_Driver::PF8,FALSE);  
  •  
  •    
  •  
  •          //user按钮 = 0x1  
  •  
  •          CPU_GPIO_EnableInputPin(GPIO_Driver::PG8,FALSE,ISR,GPIO_INT_EDGE_BOTH,RESISTOR_PULLDOWN);                      
  •  
  •     while(TRUE)       
  •  
  •     {     
  •  
  •            CPU_GPIO_SetPinState(GPIO_Driver::PF8,!CPU_GPIO_GetPinState(GPIO_Driver::PF8));  
  •  
  •            Events_WaitForEvents( 0, 1000 );         
  •  
  •          }  
  •  
  • }  
  •  

    • 上面的程序比我们最初在《调试初步：点亮LED灯》中提到的代码清爽多了，把程序下载到开发板上运行，你会发现D3 LED灯以一秒为周期不断地闪烁，而D2 LED灯则在user按钮按下时才亮，放开时则灭。

    只要细心 + 耐心，其实嵌入式开发还是比较容易的，并且功能实现那一刻喜悦的“强度”，是作为PC平台软件开发者所难以企及的

     

    转载于:https://blog.51cto.com/yfsoft/321228

    总结

    以上是生活随笔为你收集整理的【.Net Micro Framework PortingKit - 08】GPIO驱动的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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