全志R128 SDK HAL 模块开发指南——GPIO

news2024/9/28 7:28:31

GPIO

模块介绍

整个 GPIO 控制器由数字部分（GPIO 和外设接口）以及 IO 模拟部分（输出缓冲，双下拉，引脚Pad）组成。其中数字部分的输出可以通过 MUX 开关选择，模拟部分可以用来配置上下拉，驱动能力以及引脚输出电压等等。具体的规格如下：

  • 可以在软件上配置各个引脚的状态
  • 每个引脚都可以触发中断
  • 可以配置 上拉/下拉/无上下拉 三种状态
  • 每个引脚都可以配置 4 种驱动能力
  • 可以配置边缘中断触发
  • 最高 99 个中断

模块配置

其 menuconfig 的配置如下：

Kernel Setup --->
    Drivers Setup --->
        SoC HAL Drivers --->
            GPIO devices --->
                [*] enable GPIO driver
                [*] enbale GPIO hal APIs Test command

源码结构

GPIO 模块源码结构如下所示：

rtos-hal/source/gpio/
│-- gpio.h                 # 模块内部公共头文件
│-- hal_gpio.c             # 公共操作接口
├─  sun20iw2               # sun20iw2 平台的实现
    │---- gpio-sun20iw2.c  # GPIO具体实现
    │---- platform-gpio.h  # 实现头文件
    
include/hal/               # 驱动APIs声明头文件
└── hal_gpio.h
  • platform-gpio.h 主要包含 GPIO 控制器基地址、GPIO 中断号、pin 的声明等信息
  • gpio-sun20iw2.c 主要包含每个平台的 GPIO 描述符配置

模块接口说明

数据结构

由于 GPIO 需要配置每个引脚的引脚复用功能，中断类型，驱动能力，上下拉，输出/输入数据，输入/输出方向等等，所以对 GPIO 的这些配置都封装在一个 enum 枚举结构里面，方便使用。下面是一些配置的定义。想要了解更多的可以到 hal_gpio.h 查看

在这里插入图片描述

引脚定义 gpio_pin_t

该枚举定义了可用的每个引脚定义，在配置引脚的时候将相关参数传入则可，具体定义如下：

typedef enum
{
    GPIO_PC0 = GPIOC(0),
    GPIO_PC1 = GPIOC(1),
    GPIO_PC2 = GPIOC(2),
    GPIO_PC3 = GPIOC(3),
    ...
    GPIO_PL0 = GPIOL(0),
    GPIO_PL1 = GPIOL(1),
    GPIO_PL2 = GPIOL(2),
    GPIO_PL3 = GPIOL(3),
    GPIO_PL4 = GPIOL(4),
    GPIO_PL5 = GPIOL(5),
} gpio_pin_t;
引脚驱动能力 gpio_driving_level_t

该枚举定义了引脚的驱动能力的值，具体定义如下：

typedef enum
{
    GPIO_DRIVING_LEVEL0 = 0, /**< Defines GPIO driving current as level0. */
    GPIO_DRIVING_LEVEL1 = 1, /**< Defines GPIO driving current as level1. */
    GPIO_DRIVING_LEVEL2 = 2, /**< Defines GPIO driving current as level2. */
    GPIO_DRIVING_LEVEL3 = 3  /**< Defines GPIO driving current as level3. */
} gpio_driving_level_t;
引脚上下拉 gpio_pull_status_t

该枚举定义了引脚的上下拉的值，具体定义如下：

typedef enum
{
    GPIO_PULL_DOWN_DISABLED = 0, /**< Defines GPIO pull up and pull down disable.*/
    GPIO_PULL_UP = 1,            /**< Defines GPIO is pull up state. */
    GPIO_PULL_DOWN = 2,          /**< Defines GPIO is pull down state. */
} gpio_pull_status_t;
引脚数据 gpio_data_t

该枚举定义引脚的输入输出数据，具体定义如下：

typedef enum
{
    GPIO_DATA_LOW = 0, /**< GPIO data low. */
    GPIO_DATA_HIGH = 1 /**< GPIO data high. */
} gpio_data_t;
引脚电压能力 gpio_power_mode_t

该枚举定义了引脚的电压模式，可以配置成 1.8V 和 3.3V，具体定义如下

typedef enum
{
    POWER_MODE_330 = 0,
    POWER_MODE_180 = 1
} gpio_power_mode_t;
中断模式 gpio_interrupt_mode_t

该枚举定义了引脚的中断模式，具体定义如下：

typedef enum
{
    IRQ_TYPE_NONE = 0x00000000,
    IRQ_TYPE_EDGE_RISING = 0x00000001,
    IRQ_TYPE_EDGE_FALLING = 0x00000002,
    IRQ_TYPE_EDGE_BOTH = (IRQ_TYPE_EDGE_FALLING | IRQ_TYPE_EDGE_RISING),
    IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH = 0x00000004,
    IRQ_TYPE_LEVEL_LOW = 0x00000008,
} gpio_interrupt_mode_t;

GPIO 驱动初始化

函数原型：

int hal_gpio_init(void);

参数：

  • 无

返回值

  • true：合法
  • false：非法
    在这里插入图片描述

判断 GPIO 的合法性

函数原型：

bool hal_gpio_check_valid(gpio_pin_t pin);

参数：

  • pin：id

返回值

  • true：合法
  • false：非法

获取指定 GPIO 的电平状态

函数原型：

int hal_gpio_get_data(gpio_pin_t pin, gpio_data_t *data);

参数：

  • pin：pin id
  • data：存放数据的指针变量

返回值

  • -1：失败
  • 0：成功

设置指定 GPIO 的电平状态

函数原型：

int hal_gpio_set_data(gpio_pin_t pin, gpio_data_t data);

参数：

  • pin：pin id
  • 需设置的电平高低

返回值

  • -1：失败
  • 0：成功

设置指定 GPIO 的 IO 模式

函数原型：

int hal_gpio_set_direction(gpio_pin_t pin, gpio_direction_t direction);

参数：

  • pin：pin id
  • direction：需设置的 IO 模式

返回值

  • -1：失败
  • 0：成功

获取指定 GPIO 的 IO 模式

函数原型：

int hal_gpio_get_direction(gpio_pin_t pin, gpio_direction_t *direction);

参数：

  • pin：pin id
  • direction：存放IO的指针变量

返回值

  • -1：失败
  • 0：成功

设置指定 GPIO 的上下拉状态

函数原型：

int hal_gpio_set_pull(gpio_pin_t pin, gpio_pull_status_t pull);

参数：

  • pin：pin id
  • pull：需设置的上下拉状态

返回值

  • -1：失败
  • 0：成功

获取指定 GPIO 的上下拉状态

函数原型：

int hal_gpio_get_pull(gpio_pin_t pin, gpio_pull_status_t *pull);

参数：

  • pin：pin id
  • pull：存放上下拉状态的指针变量

返回值

  • -1：失败
  • 0：成功

设置指定 GPIO 的驱动能力

函数原型：

int hal_gpio_set_driving_level(gpio_pin_t pin, gpio_driving_level_t level);

参数：

  • pin：pin id
  • level：需设置的驱动能力

返回值

  • -1：失败
  • 0：成功

获取指定 GPIO 的驱动能力

函数原型：

int hal_gpio_get_driving_level(gpio_pin_t pin, gpio_driving_level_t *level);

参数：

  • pin：pin id
  • level：存放驱动能力的指针变量

返回值

  • -1：失败
  • 0：成功

设置指定 GPIO 的复用功能

函数原型：

int hal_gpio_pinmux_set_function(gpio_pin_t pin, gpio_muxsel_t function_index);

参数：

  • pin：pin id
  • function_index：需设置的复用功能

返回值

  • -1：失败
  • 0：成功

获取指定 GPIO 的复用功能

函数原型：

int hal_gpio_pinmux_get_function(gpio_pin_t pin, gpio_muxsel_t *function_index);

参数：

  • pin：pin id
  • function_index：需设置的复用功能的指针变量

返回值

  • -1：失败
  • 0：成功

设置指定 GPIO 组的电压模式

函数原型：

int hal_gpio_sel_vol_mode(gpio_pin_t pins, gpio_power_mode_t pm_sel);

参数：

  • pin：pin id
  • pm_sel：需设置的电压模式

返回值

  • -1：失败
  • 0：成功

设置指定 GPIO 组的中断采样频率

函数原型：

int hal_gpio_set_debounce(gpio_pin_t pin, unsigned value);

参数：

  • pin：pin id
  • value：需设置的值（bit0-clock select; bit6:4-clock pre-scale）

返回值

  • -1：失败
  • 0：成功

获取指定 GPIO 的 IRQ 中断号

函数原型：

int hal_gpio_to_irq(gpio_pin_t pin, uint32_t *irq);

参数：

  • pin：pin id
  • irq：存放中断号的指针变量

返回值

  • -1：失败
  • 0：成功

GPIO 中断申请

函数原型：

int hal_gpio_irq_request(uint32_t irq, hal_irq_handler_t hdle, unsigned long flags, void *data);

参数：

  • irq：中断号
  • hdle：中断处理函数
  • flag：中断触发模式
  • data：数据指针

返回值

  • -1：失败
  • 0：成功

GPIO 中断释放

函数原型：

int hal_gpio_irq_free(uint32_t irq);

参数：

  • irq：中断号

返回值

  • -1：失败
  • 0：成功

使能 GPIO 中断

函数原型：

int hal_gpio_irq_enable(uint32_t irq);

参数：

  • irq：中断号

返回值

  • -1：失败
  • 0：成功

关闭 GPIO 中断

函数原型：

int hal_gpio_irq_disable(uint32_t irq);

参数：

  • irq：中断号

返回值

  • -1：失败
  • 0：成功

模块使用范例

#include <stdint.h>

#include <hal_log.h>
#include <hal_cmd.h>
#include <hal_interrupt.h>
#include <hal_gpio.h>

#include <hal_gpio.h>

#define GPIO_TEST		GPIO_PA1          // 待测试的 GPIO
#define GPIO_PORT_MAX (8)

static int pins_number[GPIO_PORT_MAX] = {
    22, /* PA pins num */
    12, /* PC pins num */
    23, /* PD pins num */
    18, /* PE pins num */
    7,  /* PF pins num */
    8,  /* PG pins num */
    16, /* PH pins num */
    5,  /* PI pins num */
};

static void cmd_usage(void)
{
	printf("Usage:\n"
		"\t hal_gpio_cmd <cmd> <gpio> <arg>\n");
}

enum {
	GPIO_CMD_SET_VOL = 0,
};

static hal_irqreturn_t gpio_irq_test(void *data)
{
    hal_log_info("fake gpio interrupt handler");

    return 0;
}

int cmd_test_gpio(int argc, char **argv)
{
    uint32_t irq;
    int ret = 0;
    gpio_pull_status_t pull_state;
    gpio_direction_t gpio_direction;
    gpio_data_t gpio_data;
    gpio_muxsel_t function_index;

    hal_gpio_get_pull(GPIO_TEST, &pull_state);
    hal_gpio_get_direction(GPIO_TEST, &gpio_direction);
    hal_gpio_get_data(GPIO_TEST, &gpio_data);
    hal_gpio_pinmux_get_function(GPIO_TEST,&function_index);

    hal_log_info("Original: pin: %d pull state: %d, dir: %d, data: 0x%0x, function_index: %d",
                 GPIO_TEST, pull_state, gpio_direction, gpio_data, function_index);

    hal_log_info("Setting: pin: %d pull state: %d, dir: %d, data: 0x%x, function_index: %d",
                 GPIO_TEST, GPIO_PULL_UP, GPIO_DIRECTION_OUTPUT, GPIO_DATA_HIGH, GPIO_MUXSEL_OUT);

    hal_gpio_set_pull(GPIO_TEST, GPIO_PULL_UP);
    hal_gpio_set_direction(GPIO_TEST, GPIO_DIRECTION_OUTPUT);
    hal_gpio_set_data(GPIO_TEST, GPIO_DATA_HIGH);
    hal_gpio_pinmux_set_function(GPIO_TEST,GPIO_MUXSEL_OUT);

    hal_gpio_get_pull(GPIO_TEST, &pull_state);
    hal_gpio_get_direction(GPIO_TEST, &gpio_direction);
    hal_gpio_get_data(GPIO_TEST, &gpio_data);
    hal_gpio_pinmux_get_function(GPIO_TEST,&function_index);

    hal_log_info("Results: pin: %d pull state: %d, dir: %d, data: 0x%0x, function_index: %d",
                 GPIO_TEST, pull_state, gpio_direction, gpio_data, function_index);

    if (pull_state == GPIO_PULL_UP
            && gpio_direction == GPIO_DIRECTION_OUTPUT
            && gpio_data == GPIO_DATA_HIGH
	    && function_index == GPIO_MUXSEL_OUT)
    {
        hal_log_info("Test hal_gpio_set_pull API success!");
        hal_log_info("Test hal_gpio_set_direction API success!");
        hal_log_info("Test hal_gpio_set_data API success!");
        hal_log_info("Test hal_gpio_pinmux_set_function API success!");
        hal_log_info("Test hal_gpio_get_pull API success!");
        hal_log_info("Test hal_gpio_get_direction API success!");
        hal_log_info("Test hal_gpio_get_data API success!");
        hal_log_info("Test hal_gpio_pinmux_get_function API success!");
    } else {
        hal_log_err("Test API fail");
        goto failed;
    }

    ret = hal_gpio_to_irq(GPIO_TEST, &irq);
    if (ret < 0)
    {
        hal_log_err("gpio to irq error, irq num:%d error num: %d", irq, ret);
        goto failed;
    } else {
        hal_log_info("Test hal_gpio_to_irq API success!");
    }

    ret = hal_gpio_irq_request(irq, gpio_irq_test, IRQ_TYPE_EDGE_RISING, NULL);
    if (ret < 0)
    {
        hal_log_err("request irq error, irq num:%d error num: %d", irq, ret);
        goto failed;
    } else {
        hal_log_info("Test hal_gpio_irq_request API success!");
    }

    ret = hal_gpio_irq_enable(irq);
    if (ret < 0)
    {
        hal_log_err("request irq error, error num: %d", ret);
        goto failed;
    } else {
        hal_log_info("Test hal_gpio_irq_enable API success!");
    }

    ret = hal_gpio_irq_disable(irq);
    if (ret < 0)
    {
        hal_log_err("disable irq error, irq num:%d, error num: %d", irq, ret);
        goto failed;
    } else {
        hal_log_info("Test hal_gpio_irq_disable API success!");
    }

    ret = hal_gpio_irq_free(irq);
    if (ret < 0)
    {
        hal_log_err("free irq error, error num: %d", ret);
        goto failed;
    } else {
        hal_log_info("Test hal_gpio_irq_free API success!");
    }

    hal_log_info("Test gpio hal APIs success!");

    return 0;

failed:
    hal_log_err("Test gpio hal APIs failed!");
    return -1;
}

int cmd_test_gpio_all(int argc, char **argv)
{
    int i = 0;
    int j =0;
    int cnt = 0;
    int ret = 0;
    uint32_t irq;
    gpio_pin_t pin;
    gpio_pull_status_t pull_state;
    gpio_direction_t gpio_direction;
    gpio_data_t gpio_data;

    hal_log_info("The program will test all gpio hal APIs ...\n");

    for(i = 0; i < GPIO_PORT_MAX; i++)
    {
        for(j = 0; j < pins_number[i]; j++)
        {
            switch(i)
            {
            case 0: pin = GPIOA(j); break;
            case 1: pin = GPIOC(j); break;
            case 2: pin = GPIOD(j); break;
            case 3: pin = GPIOE(j); break;
            case 4: pin = GPIOF(j); break;
            case 5: pin = GPIOG(j); break;
            case 6: pin = GPIOH(j); break;
            case 7: pin = GPIOI(j); break;
            default: break;
            }
            hal_log_info("Setting: pull state: %d, dir: %d, data: 0x%x, pin: %d",
                            GPIO_PULL_DOWN, GPIO_DIRECTION_INPUT, GPIO_DATA_LOW, pin);

            hal_gpio_set_pull(pin, GPIO_PULL_DOWN);
            hal_gpio_set_direction(pin, GPIO_DIRECTION_INPUT);
            hal_gpio_set_data(pin, GPIO_DATA_LOW);

            hal_gpio_get_pull(pin, &pull_state);
            hal_gpio_get_direction(pin, &gpio_direction);
            hal_gpio_get_data(pin, &gpio_data);

            hal_log_info("Results: pull state: %d, dir: %d, data: 0x%0x",
                            pull_state, gpio_direction, gpio_data);

            if(pull_state != GPIO_PULL_DOWN
                   || gpio_direction != GPIO_DIRECTION_INPUT
                   || gpio_data != GPIO_DATA_LOW)
                    goto failed;

            ret = hal_gpio_to_irq(pin, &irq);
            if(ret < 0)
                    goto failed;

            ret = hal_gpio_irq_request(irq, gpio_irq_test, IRQ_TYPE_EDGE_FALLING, NULL);
            if(ret < 0)
                    goto failed;

            ret = hal_gpio_irq_enable(irq);
            if(ret < 0)
                    goto failed;

            ret = hal_gpio_irq_disable(irq);
            if(ret < 0)
                    goto failed;

            ret = hal_gpio_irq_free(irq);
            if(ret < 0)
                    goto failed;

            cnt++;
            hal_log_info("Test-%d: gpio pin %d hal success!\n", cnt, pin);
        }
    }

    hal_log_info("Test all gpio hal APIs success, cnt: %d!", cnt);
    return 0;

failed:
    hal_log_err("Test all gpio hal APIs failed!");
    return -1;
}

int cmd_test_gpio_cmd(int argc, char **argv)
{
    int cmd, gpio, arg;

    if (argc != 4)
        cmd_usage();

    cmd = strtol(argv[1], NULL, 0);
    gpio = strtol(argv[2], NULL, 0);
    arg = strtol(argv[3], NULL, 0);

    switch (cmd) {
        case GPIO_CMD_SET_VOL:
            hal_gpio_sel_vol_mode(gpio, arg);
            break;
        default:
            break;
    }

    return 0;
}

FINSH_FUNCTION_EXPORT_ALIAS(cmd_test_gpio, hal_gpio, gpio hal APIs tests);
FINSH_FUNCTION_EXPORT_ALIAS(cmd_test_gpio_cmd, hal_gpio_cmd, gpio hal APIs tests with cmd);
FINSH_FUNCTION_EXPORT_ALIAS(cmd_test_gpio_all, hal_gpio_all, gpio hal all APIs tests);

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什么是SPring&#xff1f; 我们可以打开Spring的官网(Spring | Home)&#xff0c;去看一下Spring的简介&#xff1a;Spring makes Java simple。Spring的官方提供很多开源的项目&#xff0c;我们可以点击上面的projects&#xff0c;看到spring家族旗下的项目&#xff0c;按照流…
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数据库是怎么做到事务回滚的呢？

数据库是怎么做到事务回滚的呢？

数据库实现事务回滚的原理涉及到数据库管理系统&#xff08;DBMS&#xff09;如何维护事务的一致性和持久性。 基本原理&#xff1a; ACID属性&#xff1a;事务的原子性&#xff08;Atomicity&#xff09;、一致性&#xff08;Consistency&#xff09;、隔离性&#xff08;Iso…
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Elasticsearch从入门到精通-07ES底层原理学习

Elasticsearch从入门到精通-07ES底层原理学习

Elasticsearch从入门到精通-07ES底层原理和高级功能 &#x1f44f;作者简介&#xff1a;大家好&#xff0c;我是程序员行走的鱼 &#x1f4d6; 本篇主要介绍和大家一块学习一下ES底层原理包括集群原理、路由原理、分配控制、分配原理、文档分析原理、文档并发安全原理以及一些高…
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【热门话题】ECMAScript vs JavaScript：理解两者间的联系与区别

【热门话题】ECMAScript vs JavaScript：理解两者间的联系与区别

&#x1f308;个人主页: 鑫宝Code &#x1f525;热门专栏: 闲话杂谈&#xff5c; 炫酷HTML | JavaScript基础 ​&#x1f4ab;个人格言: "如无必要&#xff0c;勿增实体" 文章目录 ECMAScript vs JavaScript&#xff1a;理解两者间的联系与区别1. ECMAScript&am…
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创建一个vue3 + ts + vite 项目

创建一个vue3 + ts + vite 项目

vite 官网&#xff1a; https://cn.vitejs.dev/guide/ 兼容性注意 Vite 需要 Node.js 版本 18&#xff0c;20。然而&#xff0c;有些模板需要依赖更高的 Node 版本才能正常运行&#xff0c;当你的包管理器发出警告时&#xff0c;请注意升级你的 Node 版本。 安装项目 1. 使用n…
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【Redis主从架构。主从工作原理psync、bgsave、部分数据复制、主从复制风暴解决方案】【Redis哨兵高可用架构。sentinel】

【Redis主从架构。主从工作原理psync、bgsave、部分数据复制、主从复制风暴解决方案】【Redis哨兵高可用架构。sentinel】

Redis主从架构 Redis主从工作原理数据部分复制 Redis哨兵高可用架构client连接哨兵规则主节点挂了&#xff0c;集群从新选择主节点&#xff0c;并且同步给sentinel 转自图灵课堂 redis主从架构搭建&#xff0c;配置从节点步骤&#xff1a; 1、复制一份redis.conf文件2、将相关…
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基于java+springboot+vue实现的成都旅游网系统（文末源码+Lw+ppt）23-358

基于java+springboot+vue实现的成都旅游网系统（文末源码+Lw+ppt）23-358

摘 要 人类现已迈入二十一世纪&#xff0c;科学技术日新月异&#xff0c;经济、资讯等各方面都有了非常大的进步&#xff0c;尤其是资讯与网络技术的飞速发展&#xff0c;对政治、经济、军事、文化等各方面都有了极大的影响。 利用电脑网络的这些便利&#xff0c;发展一套成…
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Linux系统使用Docker部署MongoDB数据库并实现无公网IP远程访问

Linux系统使用Docker部署MongoDB数据库并实现无公网IP远程访问

文章目录 前言1. 安装Docker2. 使用Docker拉取MongoDB镜像3. 创建并启动MongoDB容器4. 本地连接测试5. 公网远程访问本地MongoDB容器5.1 内网穿透工具安装5.2 创建远程连接公网地址5.3 使用固定TCP地址远程访问 前言 本文主要介绍如何在Linux Ubuntu系统使用Docker快速部署Mon…
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Linux Php 连接 SAP Hana数据库客户端

Linux Php 连接 SAP Hana数据库客户端

下载地址 : SAP Development Tools https://tools.hana.ondemand.com/#hanatools 进入hanaclient-2.19.21-linux-x64 无需编译&#xff0c;运行 ./hdbinst 提示没有权限&#xff0c;执行chmod x * 有个子目录里面的也是没有权限&#xff0c;进入那个子目录 执行chmod …
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通过测量扭矩和转角法评估紧固件的连接质量——SunTorque智能扭矩系统

通过测量扭矩和转角法评估紧固件的连接质量——SunTorque智能扭矩系统

智能扭矩系统-智能拧紧系统-扭矩自动控制系统-SunTorque 扭矩转角法是一种用于测量材料力学性能和评估紧固件连接质量的重要方法。其原理基于材料在受到扭矩作用时产生的弹性变形和塑性变形&#xff0c;通过测量施加在紧固件上的扭矩和对应的转角关系&#xff0c;来推断材料的…
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