简要分析Thread的通用GPIO设备驱动

简要分析Thread的通用GPIO设备驱动

1 本文的目的和结构

1.1 本文的目的 和背景

1.2 本文的结构

2 问题阐述

图A. 1 RT-Thread设备管理框架

3 问题的解决

图A. 2 实验用正点原子开发板

3.1 准备和配置工程

1） 在menuconfig配置界面依次选择RT-Thread Components ---》 Device Drivers ---》 Using generic GPIO device drivers，如图所示：

图A. 3 menuconfig中开启GPIO驱动

2） 输入scons --target=mdk5 -s

命令生成mdk5工程。将本应用笔记附带的main.c替换掉bsp中的main.c，如图所示：

图A. 5 查看pin设备

下面是3个通用GPIO设备驱动API应用示例，分别是：GPIO输出、GPIO输入、GPIO外部中断，这些代码在正点原子STM32F4探索者开发板上验证通过。

3.2 GPIO输出配置

图A. 6 LED原理图

#define LED0 21 //PF9--21，在 drv_gpio.c 文件 pin_index pins［］中查到 PF9 编号为 21

#define LED1 22 //PF10--21，在 drv_gpio.c 文件 pin_index pins［］中查到 PF10 编号为 22

{

//设置管脚为输出模式

rt_pin_mode（LED0， PIN_MODE_OUTPUT）;

//设置管脚为输出模式

rt_pin_mode（LED1， PIN_MODE_OUTPUT）;

while （1）

{

//输出低电平，LED0 亮

//输出低电平，LED1 亮

rt_pin_write（LED1， PIN_LOW）;

//挂起 500ms

//输出高电平，LED0 灭

rt_pin_write（LED0， PIN_HIGH）;

//输出高电平，LED1 灭

rt_pin_write（LED1， PIN_HIGH）;

//挂起 500ms

}

}

在线程入口函数led_thread_entry里首先调用rt_pin_mode设置管脚模式为输出模式，然后就进入while（1）循环，间隔500ms调用rt_pin_write来改变GPIO输出电平。

下面是创建线程的代码：

/* 创建led线程 */

led_thread_entry，

RT_NULL，

1024，

3，

10）;

/* 创建成功则启动线程 */

rt_thread_startup（tid）;

编译、下载程序，我们将看到LED间隔500ms闪烁的现象。

3.3 GPIO输入配置

示例2：配置GPIOE3、GPIOE2为上拉输入，GPIOA0为下拉输入，检测按键信号。根据原理图，GPIOE3连接到按键KEY1，按键被按下时GPIOE3应读取到低电平，按键没有被按下时GPIOE3应读取到高电平；GPIOE2连接到按键KEY2，按键被按下时GPIOE2应读取到低电平，按键没有被按下时GPIOE2应读取到高电平；GPIOA0连接到按键WK_UP，按键被按下时GPIOA0应读取到高电平，按键没有被按下时GPIOA0应读取到低电平。

#define KEY1 2 //PE3--2，在 drv_gpio.c 文件 pin_index pins［］中查到 PE3 编号为 2

#define KEY2 1 //PE2--1，在 drv_gpio.c 文件 pin_index pins［］中查到 PE2 编号为 1

#define WK_UP 34 //PA0--34，在 drv_gpio.c 文件 pin_index pins［］中查到 PA0 编号为 34

void key_thread_entry（void* parameter）

{

//PE2、PE3设置上拉输入

rt_pin_mode（KEY1， PIN_MODE_INPUT_PULLUP）;

rt_pin_mode（KEY2， PIN_MODE_INPUT_PULLUP）;

//PA0设置为下拉输入

while （1）

{

//检测到低电平，即按键1按下了

if （rt_pin_read（KEY1） == PIN_LOW）

{

rt_kprintf（“key1 pressed！”）;

}

//检测到低电平，即按键2按下了

if （rt_pin_read（KEY2） == PIN_LOW）

{

rt_kprintf（“key2 pressed！”）;

}

//检测到高电平，即按键wp按下了

if （rt_pin_read（WK_UP） == PIN_HIGH）

{

rt_kprintf（“WK_UP pressed！”）;

}

//挂起10ms

rt_thread_delay（rt_tick_from_millisecond（10））;

}

}

在线程入口函数key_thread_entry里首先调用rt_pin_mode设置管脚GPIOE3为上拉输入模式。这样当用户按下按键KEY1时，GPIOE3读取到的电平是低电平；按键未被按下时，GPIOE3读取到的电平是高电平。然后进入while（1）循环，调用rt_pin_read读取管脚GPIOE3电平，如果读取到低电平则表示按键KEY1被按下，就在终端打印字符串“key1 pressed！”。每隔10ms检测一次按键输入情况。

下面是创建线程的代码：

rt_thread_t tid;

/* 创建key线程 */

tid = rt_thread_create（“key”，

key_thread_entry，

RT_NULL，

1024，

2，

10）;

/* 创建成功则启动线程 */

if （tid ！= RT_NULL）

rt_thread_startup（tid）;

3.4 GPIO中断配置

示例3：配置GPIO为外部中断模式、下降沿触发，检测按键信号。根据原理图，GPIOE4连接到按键KEY0，按键被按下时MCU应探测到电平下降沿。

#define KEY0 3 //PE4--3，在gpio.c文件pin_index pins［］中查到PE4编号为3

void hdr_callback（void *args）//回调函数

{

char *a = args;//获取参数

rt_kprintf（“key0 down！ %s”，a）;

}

void irq_thread_entry（void* parameter）

{

//上拉输入

rt_pin_mode（KEY0， PIN_MODE_INPUT_PULLUP）;

//绑定中断，下降沿模式，回调函数名为hdr_callback

rt_pin_attach_irq（KEY0， PIN_IRQ_MODE_FALLING， hdr_callback， （void*）“callback

args”）;

//使能中断

rt_pin_irq_enable（KEY0， PIN_IRQ_ENABLE）;

}

在线程入口函数irq_thread_entry里首先调用rt_pin_attach_irq设置管脚GPIOE4为下降沿中断模式，并绑定了中断回调函数，还传入了字符串“callback args”。然后调用rt_pin_irq_enable使能中断，这样按键KEY0被按下时MCU会检测到电平下降沿，触发外部中断，在中断服务程序中会调用回调函数hdr_callback，在回调函数中打印传入的参数和提示信息。

下面是创建线程的代码：

rt_thread_t tid;//线程句柄

/* 创建irq线程 */

tid = rt_thread_create（“exirq”，

irq_thread_entry，

RT_NULL，

1024，

4，

10）;

/* 创建成功则启动线程 */

if （tid ！= RT_NULL）

rt_thread_startup（tid）;

编译、下载程序，我们按下按键KEY0，终端将打印提示字符。

3.5 I/O设备管理框架和通用GPIO设备联系

RT-Thread自动初始化功能依次调用rt_hw_pin_init ===》 rt_device_pin_register ===》 rt_device_register完成了GPIO硬件初始化。rt_device_register注册设备类型为RT_Device_Class_Miscellaneous，即杂类设备，从而我们就可以使用统一的API操作GPIO。

图A. 8 通用GPIO驱动和设备管理框架联系

4 参考

4.1 本文所有相关的API

要使用这些API需引用头文件

#include

4.1.1 API 列表（Summary）

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