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標(biāo)題: 【CoX外設(shè)接口】CoX.GPIO詳細(xì)講解 [打印本頁(yè)]

作者: coocox 時(shí)間: 2013-1-4 15:32
標(biāo)題: 【CoX外設(shè)接口】CoX.GPIO詳細(xì)講解

CoX.GPIO

1.GPIO接口設(shè)計(jì)思想1.1CoX.GPIO發(fā)展過(guò)程，歷史版本

CoX第一版從2009年開(kāi)始，從CoX誕生開(kāi)始，CoX的目標(biāo)就是要做到在M系列的CPU上實(shí)現(xiàn)平滑移植。所以，GPIO的實(shí)現(xiàn)，第一版首先實(shí)現(xiàn)了，IO的模式配置（輸入、輸出）和管腳的上拉、下拉配置；然后，實(shí)現(xiàn)了IO管腳的狀態(tài)讀寫(xiě)。具體可以從接口定義清晰的看出來(lái)：

typedef struct {

COX_Status (*Init) (COX_PIO_Dev pio);

COX_Status (*Dir) (COX_PIO_Dev pio, uint8_t dir);

uint8_t (*Out) (COX_PIO_Dev pio, uint8_t level);

uint8_t (*Read) (COX_PIO_Dev pio);

COX_Status (*Cfg) (COX_PIO_Dev pio, uint8_t index, uint32_t arg, uint32_t *pre_arg);

} COX_PIO_PI_Def;

typedef const COX_PIO_PI_Def COX_PIO_PI;

這樣的實(shí)現(xiàn)，確實(shí)可以大大減小IO操作的移植，因?yàn)槲覀冊(cè)诿總€(gè)廠(chǎng)商實(shí)現(xiàn)一套API，以新唐為例：

COX_PIO_PI pi_pio =

{

NUC_GPIO_Init,

NUC_GPIO_SetDir,

NUC_GPIO_Out,

NUC_GPIO_Read,

NUC_GPIO_Cfg

};

在使用的時(shí)候，我們僅僅需要使用pi_pio的指針就可以調(diào)用GPIO的API操作了，而且這個(gè)指針還可以被驅(qū)動(dòng)嵌套使用。有興趣的可以參考NUC140-LB Board的CoOS例程，這個(gè)在www.coocox.org官網(wǎng)可以下載到。

然而，第一版有幾個(gè)明顯的不足：

1. 實(shí)現(xiàn)的功能很少，只有IO的基本配置和讀寫(xiě)操作，沒(méi)有外部中斷實(shí)現(xiàn)，沒(méi)有多功能配置實(shí)現(xiàn)，以及一些其他特殊的功能。

2. 采用了結(jié)構(gòu)體的形式，代碼的可讀性大大降低，效率也不高。

3. CoX代碼不能搞定所有基本的事情，在使用CoX庫(kù)的使用還必須和廠(chǎng)商庫(kù)配套使用。

4. CoX在第一版更多的注重外設(shè)模塊的移植，而忽略了系統(tǒng)。

所以，CoX需要改進(jìn)、升級(jí)。經(jīng)常一年多時(shí)間的積累，在2011年開(kāi)始推出CoX 2.0版本，這個(gè)版本解決了上述所有的缺點(diǎn)的同時(shí)，保留了CoX設(shè)計(jì)的初衷——那就是在M系類(lèi)CPU上面的通用性。下面，詳細(xì)介紹2.0版的CoX.GPIO接口。

1.2通用強(qiáng)制接口

通用強(qiáng)制接口是提取的一套ARM Cortex M0/M3所有廠(chǎng)商系列MCU都具有的功能接口。本篇以新唐M051為例講解CoX.GPIO,其他系列大同小異, 提取GPIO通用接口的時(shí)候，是從以下角度出發(fā)考慮的：

u 配置一個(gè)GPIO管腳線(xiàn)l 方向配置：n 輸入 n 輸出n 硬件功能l 外圍功能配置：l Pad配置：n 驅(qū)動(dòng)能力大小(電流)n 開(kāi)源/推挽n 弱上拉/下拉電阻u GPIO管腳數(shù)據(jù)控制l 輸出高/低電平l 獲取管腳輸入值u 輸入中斷(EXTI)l 上升沿檢測(cè)l 下降沿檢測(cè)l 上/下沿檢測(cè)l 低電平檢測(cè)l 高電平檢測(cè)

APIs分組完成以下幾大功能：

u 配置GPIO管腳線(xiàn)的函數(shù)：l xGPIODirModeSetl xGPIOSPinDirModeSetl xGPIOPinConfigureu 讀回GPIO管腳線(xiàn)模式配置的函數(shù)：l xGPIODirModeGetu 還有很方便的函數(shù)，可以將GPIO配置成想要的功能：l xGPIOSPinTypeGPIOInputl xGPIOSPinTypeGPIOOutputl xSPinTypeADCl xSPinTypeI2Cl xSPinTypeSPIl xSPinTypeTimerl xSPinTypeUARTl xSPinTypeACMPu 處理GPIO中斷的APIsl xGPIOPinIntCallbackInitl xGPIOPinIntEnablel xGPIOSPinIntEnablel xGPIOPinIntDisablel xGPIOSPinIntDisablel xGPIOPinIntStatusl xGPIOPinIntClearl xGPIOSPinIntClearu 處理GPIO Pin狀態(tài)的APIsl xGPIOPinReadl xGPIOSPinReadl xGPIOPinWritel xGPIOSPinWrite

1.3通用非強(qiáng)制接口

通用非強(qiáng)制接口是一部MCU通有的功能，而不是所有MCU都具有的功能接口：

l xGPIOSPinTypeGPIOOutputODl xGPIOSPinTypeGPIOOutputQBl xSPinTypePWMl xSPinTypeEXTINTl xSPinTypeEBI

CoX的宏定義的參數(shù)和APIs都是以' x '開(kāi)頭的, 體現(xiàn)出CoX接口的特征。比如將 GPIOA Pin0配置成輸出模式, 代碼如下：

xGPIODirModeSet(xGPIO_PORTA_BASE, xGPIO_PIN_0, xGPIO_DIR_MODE_OUT);

函數(shù)和形式參數(shù)都是x開(kāi)頭。

1.4廠(chǎng)商庫(kù)特色接口

特色接口是包括了通用性接口，和MCU特有功能的接口。比如：

void GPIOPinDebounceEnable(unsigned long ulPort, unsigned long ulPins);并不是通用強(qiáng)制型或者通用非強(qiáng)制型，而是MCU特有的功能，就是在廠(chǎng)商庫(kù)特色接口這一組。

另外廠(chǎng)商庫(kù)接口也實(shí)現(xiàn)了MCU其他所有的功能，比如：

void GPIOPinWrite(unsigned long ulPort, unsigned long ulPins,

unsigned char ucVal);

也實(shí)現(xiàn)了GPIO管腳線(xiàn)模式的配置，這個(gè)在CoX接口的xGPIOPinWrite也是這個(gè)功能。其實(shí)這個(gè)時(shí)候xGPIOPinWrite的實(shí)現(xiàn)方式如下：

#definex GPIOPinWrite(ulPort,ulPins,ucVal) \

GPIOPinWrite(ulPort, ulPins, ucVal)

進(jìn)行了一次宏定義包裝罷了，對(duì)應(yīng)的參數(shù)也是進(jìn)行的一次宏定義比如：

#define xGPIO_PIN_0 GPIO_PIN_0

2.設(shè)計(jì)技巧簡(jiǎn)介

GPIO的CoX接口創(chuàng)新性的提出了Short Pin，比如PA0 是GPIOA的Pin0腳，它的定義如下：

#define PA0 PA0

自從有了Short Pin之后，對(duì)GPIO的操作簡(jiǎn)單多了，例如比如將 GPIOA Pin0配置成輸出模式，并輸出高電平, 代碼如下：

xGPIODirModeSet(xGPIO_PORTA_BASE, xGPIO_PIN_0, xGPIO_DIR_MODE_OUT);

xGPIOPinWrite(xGPIO_PORTA_BASE, xGPIO_PIN_0, 1);

現(xiàn)在用Short Pin作為參數(shù)，上面的功能可以這樣實(shí)現(xiàn)：

xGPIOSPinTypeGPIOOutput(PA0);

xGPIOSPinWrite(PA0, 1);

上面的Short Pin到底是如何實(shí)現(xiàn)的呢？看起來(lái)很神奇，以xGPIOSPinWrite為例說(shuō)明它的實(shí)現(xiàn)過(guò)程：

#define xGPIOSPinWrite(eShortPin, ucVal) \

GPIOSPinWrite(eShortPin, ucVal)

#define GPIOSPinWrite(eShortPin, ucVal) \

GPIOPinWrite(G##eShortPin, ucVal)

關(guān)于##, 其實(shí)是宏定義里面的高級(jí)用法，它是一個(gè)連接符，遇到此連接符，宏會(huì)一直展開(kāi)下去，直到不能展開(kāi)為止。G##eShortPin其實(shí)會(huì)連接為GPA0，而GPA0同樣是個(gè)宏定義，如下：

#define GPA0 GPIO_PORTA_BASE, GPIO_PIN_0

GPIOPinWrite(GPA0, ucVal)會(huì)進(jìn)一步展開(kāi)為GPIOPinWrite(GPIO_PORTA_BASE, GPIO_PIN_0, ucVal)，這個(gè)函數(shù)在廠(chǎng)商庫(kù)里面定義了的，所以實(shí)現(xiàn)了Pin寫(xiě)的功能。另外Short Pin對(duì)GPIO管腳的外設(shè)多功能復(fù)用操作也帶來(lái)了極大的方便，比如配置PD5為I2C的clock腳功能，如下：

xSPinTypeI2C(I2C0SCK, PD5);

是不是很簡(jiǎn)單！！！上面的實(shí)現(xiàn)如下：

#define xSPinTypeI2C(ePeripheralPin, eShortPin) \

do \

{ \

GPIOSPinConfigure(ePeripheralPin, eShortPin); \

GPIOSPinFunctionSet(GPIO_FUNCTION_I2C,eShortPin); \

} \

while(0)

#define GPIOSPinConfigure(ePeripheralPin, eShortPin) \

GPIOPinConfigure(GPIO_##eShortPin##_##ePeripheralPin)

上面的會(huì)連接成這樣GPIOPinConfigure(GPIO_PD5_I2C0SCK), GPIO_PD5_I2C0SCK宏定義如下：

#define GPIO_PD5_I2C0SCK 0x00003510

這個(gè)是根據(jù)多功能復(fù)用進(jìn)行的編碼，視不同的芯片，這個(gè)編碼方式靈活多變。
還有一些接口完全是為了移植方便性而產(chǎn)生的，比如xGPIOSPinToPort, 這個(gè)接口是由Short Pin就可以得到這個(gè)Pin所對(duì)應(yīng)的PORT Base，而在CoX.SYSCTL中有一個(gè)接口xSysCtlPeripheralEnable2是使用外設(shè)地址Base為參數(shù)使能這個(gè)外設(shè) (在SYSCTL中維護(hù)了一個(gè)外設(shè)BASE-ID-INT的表)，它實(shí)現(xiàn)的時(shí)候，是進(jìn)行了一個(gè)Base到外設(shè)ID的一個(gè)轉(zhuǎn)換，最終還是調(diào)用xSysCtlPeripheralEnable使能外設(shè)的。但是有了這個(gè)功能，也很利于基于CoX驅(qū)動(dòng)組件的移植性，例如在AD7415溫度傳感器是通過(guò)I2C接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的，在這個(gè)驅(qū)動(dòng)組件頭文件中，只需要考慮一下四個(gè)元素就可以平滑的使得這個(gè)驅(qū)動(dòng)組件移植到其他的MCU上(比如NUC1xx，或者STM32F1xx)：

//! Config the device i2c Address

#define AD7415_I2C_ADDRESS 0x48

//! Config the devide i2c bus master

#define AD7415_MASTER_BASE xI2C0_BASE

//! Config the i2c SDA pin

#define AD7415_PIN_I2CSDA PA8

//! Config the i2c SCL pin

#define AD7415_PIN_I2CSCK PA9

因?yàn)橛辛藊I2C0_BASE在驅(qū)動(dòng)中就可以使能這個(gè)I2C外設(shè)，有了連接的管腳也就可以使能對(duì)應(yīng)的GPIO PORT, 如xSysCtlPeripheralEnable2(AD7415_MASTER_BASE); 這里不在需要給出I2C0的外設(shè)使能ID，或者GPIOA的外設(shè)使能ID，用戶(hù)移植的時(shí)候只需要從硬件連接角度出發(fā)，用了那個(gè)I2C, 管腳是怎么連接的，而不需要考慮其他的元素。

3. GPIO接口使用示例與移植

下面給出一個(gè)CoX.GPIO的示例，都是使用的通用強(qiáng)制型的接口，因此下面的例子在所有Cortex M0/M3上都是平滑移植的，類(lèi)似一個(gè)簡(jiǎn)單的電燈程序。

void Blinky(void)

{

unsigned long i;

// Initionalize system clock.

xSysCtlPeripheralClockSourceSet( 12000000, xSYSCTL_XTAL_12MHZ );

// Set GPIO port c pin 0 , 1 output mode.

xGPIODirModeSet( xGPIO_PORTC_BASE, xGPIO_PIN_0, xGPIO_DIR_MODE_OUT );

xGPIODirModeSet( xGPIO_PORTC_BASE, xGPIO_PIN_1, xGPIO_DIR_MODE_OUT );

while (1)

{

// Delay some time.

for( i = 0; i < 0x1FFFF; i++ )

// Output high level.

xGPIOPinWrite( xGPIO_PORTC_BASE, xGPIO_PIN_0 | xGPIO_PIN_1, 1 );

for( i = 0; i < 0x1FFFF; i++ )

// Output low level.

xGPIOPinWrite( xGPIO_PORTC_BASE, xGPIO_PIN_0 | xGPIO_PIN_1, 0 );

}

作者: david-xia 時(shí)間: 2013-1-6 08:29
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