GPIO驱动初步

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//TITLE:
//    GPIO驱动初步
//AUTHOR:
//    norains
//DATE:
//    Saturday  9-October-2010
//Environment:
//    KEIL MDK 4.0
//    .NET Micro Framework Porting 4.1
//    RedCow Board
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    .NET Micro Framework Porting下所谓的驱动，其实际只不过是实现微软所留出来的接口函数。比如，以GPIO为例子，如果你想在.NET Micro Framework正常驱动GPIO，那么作为开发者的你，必须要实现如下函数：

BOOL CPU_GPIO_Initialize ();BOOL CPU_GPIO_Uninitialize ();UINT32 CPU_GPIO_Attributes ( GPIO_PIN Pin );void CPU_GPIO_DisablePin ( GPIO_PIN Pin, GPIO_RESISTOR ResistorState, UINT32 Direction, GPIO_ALT_MODE AltFunction );void CPU_GPIO_EnableOutputPin( GPIO_PIN Pin, BOOL InitialState );BOOL CPU_GPIO_EnableInputPin ( GPIO_PIN Pin, BOOL GlitchFilterEnable, GPIO_INTERRUPT_SERVICE_ROUTINE PIN_ISR, GPIO_INT_EDGE IntEdge, GPIO_RESISTOR ResistorState );BOOL CPU_GPIO_EnableInputPin2( GPIO_PIN Pin, BOOL GlitchFilterEnable, GPIO_INTERRUPT_SERVICE_ROUTINE PIN_ISR, void* ISR_Param, GPIO_INT_EDGE IntEdge, GPIO_RESISTOR ResistorState );BOOL CPU_GPIO_GetPinState ( GPIO_PIN Pin );void CPU_GPIO_SetPinState ( GPIO_PIN Pin, BOOL PinState );BOOL CPU_GPIO_PinIsBusy ( GPIO_PIN Pin );BOOL CPU_GPIO_ReservePin ( GPIO_PIN Pin, BOOL fReserve );UINT32 CPU_GPIO_GetDebounce ();BOOL CPU_GPIO_SetDebounce ( INT64 debounceTimeMilliseconds );INT32 CPU_GPIO_GetPinCount ();void CPU_GPIO_GetPinsMap ( UINT8* pins, size_t size );UINT8 CPU_GPIO_GetSupportedResistorModes(GPIO_PIN pin );UINT8 CPU_GPIO_GetSupportedInterruptModes(GPIO_PIN pin );

 

    这些函数在.NET Micro Framework Porting只有声明，没有实现，因为实现是我们所需要做的。这样的开发模式，和Windows CE下的驱动有异曲同工之妙，基本上就类似于试卷上的填空题。

 

    为什么文章起名为“初步”呢？因为本文的内容，只实现了GPIO的一些基础功能，比如初始化，输出高低电平，读取输入的电平等等。虽然看起来内容不少，但有一个非常重要的功能还没有实现，就是输入中断的处理。具体来说，也就是CPU_GPIO_EnableInputPin和CPU_GPIO_EnableInputPin2并没有完全实现微软规定的功能。不过呢，事情总是从简单到复杂的，我们不妨先来看看雏形吧，至于更完整的，待我们后续再语。如果你是急性子，迫不及待想一窥全貌，那么建议你看看叶帆的《【.Net Micro Framework PortingKit - 08】GPIO驱动》（http://blog.csdn.net/yefanqiu/archive/2010/01/20/5218846.aspx），该文已经有完整的解决思路。如果你不急，那么我们现在就一步一步来看看雏形的实现吧！

 

    1.如果你的目录没有STUB_GPIO的话，那么将./DeviceCode/Drivers/Stubs/Processor/stubs_gpio文件夹拷贝到. /Solutions/STM32F103ZE_RedCow/DeviceCode，并按微软的惯例，将这拷贝完成的文件夹改名为GPIO_HAL。

 

    2.打开拷贝过来的dotNetMF.proj文件，将内容更改如下：

<Project ToolsVersion="4.0" DefaultTargets="Build" xmlns="http://schemas.microsoft.com/developer/msbuild/2003">
  <PropertyGroup>
    <AssemblyName>GPIO_HAL_STM32F103ZE_RedCow</AssemblyName>
    <ProjectGuid>{9fe65202-d536-4d38-a2bb-5948f020bf67}</ProjectGuid>
    <Size>
    </Size>
    <Description>GPIO stub library</Description>
    <Level>HAL</Level>
    <LibraryFile>GPIO_HAL_STM32F103ZE_RedCow.$(LIB_EXT)</LibraryFile>
    <ProjectPath>$(SPOCLIENT)/Solutions/STM32F103ZE_RedCow/DeviceCode/GPIO_HAL/dotNetMF.proj</ProjectPath>
    <ManifestFile>GPIO_HAL_STM32F103ZE_RedCow.$(LIB_EXT).manifest</ManifestFile>
    <Groups>Processor/stubs</Groups>
    <LibraryCategory>
      <MFComponent xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance" xmlns:xsd="http://www.w3.org/2001/XMLSchema" Name="GPIO_HAL" Guid="{33AB74F7-8DD4-4766-95A8-E221B80F611C}" ProjectPath="" Conditional="" xmlns="">
        <VersionDependency xmlns="http://schemas.microsoft.com/netmf/InventoryFormat.xsd">
          <Major>4</Major>
          <Minor>0</Minor>
          <Revision>0</Revision>
          <Build>0</Build>
          <Extra />
          <Date>2009-04-30</Date>
        </VersionDependency>
        <ComponentType xmlns="http://schemas.microsoft.com/netmf/InventoryFormat.xsd">LibraryCategory</ComponentType>
      </MFComponent>
    </LibraryCategory>
    <Documentation>
    </Documentation>
    <PlatformIndependent>False</PlatformIndependent>
    <CustomFilter>
    </CustomFilter>
    <Required>False</Required>
    <IgnoreDefaultLibPath>False</IgnoreDefaultLibPath>
    <IsStub>True</IsStub>
    <Directory>Solutions/STM32F103ZE_RedCow/DeviceCode/GPIO_HAL</Directory>
    <OutputType>Library</OutputType>
    <PlatformIndependentBuild>false</PlatformIndependentBuild>
    <Version>4.0.0.0</Version>
  </PropertyGroup>
  <Import Project="$(SPOCLIENT)/tools/targets/Microsoft.SPOT.System.Settings" />
  <PropertyGroup />
  <ItemGroup>
    <Compile Include="stubs_functions_gpio.cpp" />
    <Compile Include="GPIO_Adapter.cpp" />
  </ItemGroup>
  <ItemGroup />
 <ItemGroup>  
    <DriverLibs Include="STM32F10x_StdPeriph_Driver.$(LIB_EXT)" />
    <RequiredProjects Include="$(SPOCLIENT)/Solutions/STM32F103ZE_RedCow/DeviceCode/Libraries/Libraries.proj" />
  </ItemGroup>   
  <ItemGroup>
    <IncludePaths Include="Solutions/STM32F103ZE_RedCow/DeviceCode/Libraries/Configure" />
  <IncludePaths Include="Solutions/STM32F103ZE_RedCow/DeviceCode/Libraries/STM32F10x_StdPeriph_Driver/inc" />
   <IncludePaths Include="Solutions/STM32F103ZE_RedCow/DeviceCode/Libraries/CMSIS/Core/CM3/" />    
  </ItemGroup>
  <Import Project="$(SPOCLIENT)/tools/targets/Microsoft.SPOT.System.Targets" />
</Project>

 

    3.打开拷贝过来的stubs_functions_gpio.cpp文件，输入如下内容：

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Copyright (c) Microsoft Corporation. All rights reserved.////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////#include <tinyhal.h>#include "GPIO_Adapter.h"//--//BOOL CPU_GPIO_Initialize(){ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE | RCC_APB2Periph_GPIOF, ENABLE); return TRUE;}BOOL CPU_GPIO_Uninitialize(){ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA | RCC_APB2Periph_GPIOB | RCC_APB2Periph_GPIOC | RCC_APB2Periph_GPIOD | RCC_APB2Periph_GPIOE | RCC_APB2Periph_GPIOF, DISABLE); return TRUE;}UINT32 CPU_GPIO_Attributes( GPIO_PIN Pin ){ if(IsValidPin(Pin) != FALSE) { return (GPIO_ATTRIBUTE_INPUT | GPIO_ATTRIBUTE_OUTPUT); } else { return GPIO_ATTRIBUTE_NONE; }}void CPU_GPIO_DisablePin( GPIO_PIN Pin, GPIO_RESISTOR ResistorState, UINT32 Direction, GPIO_ALT_MODE AltFunction ){}void CPU_GPIO_EnableOutputPin( GPIO_PIN Pin, BOOL InitialState ){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //Set the pin index GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PinToBit(Pin); //Set the default frequency as 50MHz GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //Output mode GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //Initialize GPIO_Init(PinToPort(Pin), &GPIO_InitStructure); //Set the pin initial state CPU_GPIO_SetPinState(Pin,InitialState);}BOOL CPU_GPIO_EnableInputPin( GPIO_PIN Pin, BOOL GlitchFilterEnable, GPIO_INTERRUPT_SERVICE_ROUTINE PIN_ISR, GPIO_INT_EDGE IntEdge, GPIO_RESISTOR ResistorState ){ return CPU_GPIO_EnableInputPin2( Pin, GlitchFilterEnable, PIN_ISR, NULL, IntEdge, ResistorState );}BOOL CPU_GPIO_EnableInputPin2( GPIO_PIN Pin, BOOL GlitchFilterEnable, GPIO_INTERRUPT_SERVICE_ROUTINE PIN_ISR, void* ISR_Param, GPIO_INT_EDGE IntEdge, GPIO_RESISTOR ResistorState ){ GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; //Set the pin index GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = PinToBit(Pin); //Set the default frequency as 50MHz GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //Input mode switch(ResistorState) { case RESISTOR_PULLDOWN: GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPD; break; case RESISTOR_PULLUP: GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU; break; default: GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING; } //Initialize GPIO_Init(PinToPort(Pin), &GPIO_InitStructure); return TRUE;}BOOL CPU_GPIO_GetPinState( GPIO_PIN Pin ){ return GPIO_ReadInputDataBit(PinToPort(Pin), PinToBit(Pin));}void CPU_GPIO_SetPinState( GPIO_PIN Pin, BOOL PinState ){ if(PinState == FALSE) { //Output low level GPIO_ResetBits(PinToPort(Pin), PinToBit(Pin)); } else { //Output high level GPIO_SetBits(PinToPort(Pin), PinToBit(Pin)); }}BOOL CPU_GPIO_PinIsBusy( GPIO_PIN Pin ){ return FALSE;}BOOL CPU_GPIO_ReservePin( GPIO_PIN Pin, BOOL fReserve ){ return FALSE;}UINT32 CPU_GPIO_GetDebounce(){ return 0;}BOOL CPU_GPIO_SetDebounce( INT64 debounceTimeMilliseconds ){ return FALSE;}INT32 CPU_GPIO_GetPinCount(){ return 112; // 7 * 16} void CPU_GPIO_GetPinsMap( UINT8* pins, size_t size ){ pins = NULL;}UINT8 CPU_GPIO_GetSupportedResistorModes( GPIO_PIN pin ){ // as it is stub, return 0; return 0;}UINT8 CPU_GPIO_GetSupportedInterruptModes( GPIO_PIN pin ){ // as it is stub, return 0; return 0;}

 

    4. stubs_functions_gpio.cpp用到了GPIO_Adapter文件，该文件是作为.NET Micro Framework Porting和stm32f10x_stdperiph_lib连接的桥梁，其具体实现如下：

 

     头文件GPIO_Adapter.h：

#include <tinyhal.h>#include "stm32f10x_conf.h"//The gpio pin#define GPIO_A00 ((GPIO_PIN)0x00000001)#define GPIO_A01 ((GPIO_PIN)0x00000002)#define GPIO_A02 ((GPIO_PIN)0x00000004)#define GPIO_A03 ((GPIO_PIN)0x00000008)#define GPIO_A04 ((GPIO_PIN)0x00000010)#define GPIO_A05 ((GPIO_PIN)0x00000020)#define GPIO_A06 ((GPIO_PIN)0x00000040)#define GPIO_A07 ((GPIO_PIN)0x00000080)#define GPIO_A08 ((GPIO_PIN)0x00000100)#define GPIO_A09 ((GPIO_PIN)0x00000200)#define GPIO_A10 ((GPIO_PIN)0x00000400)#define GPIO_A11 ((GPIO_PIN)0x00000800)#define GPIO_A12 ((GPIO_PIN)0x00001000)#define GPIO_A13 ((GPIO_PIN)0x00002000)#define GPIO_A14 ((GPIO_PIN)0x00004000)#define GPIO_A15 ((GPIO_PIN)0x00008000)#define GPIO_A_ALL ((GPIO_PIN)0x0000FFFF)#define GPIO_B00 ((GPIO_PIN)0x00010001)#define GPIO_B01 ((GPIO_PIN)0x00010002)#define GPIO_B02 ((GPIO_PIN)0x00010004)#define GPIO_B03 ((GPIO_PIN)0x00010008)#define GPIO_B04 ((GPIO_PIN)0x00010010)#define GPIO_B05 ((GPIO_PIN)0x00010020)#define GPIO_B06 ((GPIO_PIN)0x00010040)#define GPIO_B07 ((GPIO_PIN)0x00010080)#define GPIO_B08 ((GPIO_PIN)0x00010100)#define GPIO_B09 ((GPIO_PIN)0x00010200)#define GPIO_B10 ((GPIO_PIN)0x00010400)#define GPIO_B11 ((GPIO_PIN)0x00010800)#define GPIO_B12 ((GPIO_PIN)0x00011000)#define GPIO_B13 ((GPIO_PIN)0x00012000)#define GPIO_B14 ((GPIO_PIN)0x00014000)#define GPIO_B15 ((GPIO_PIN)0x00018000)#define GPIO_B_ALL ((GPIO_PIN)0x0001FFFF)#define GPIO_C00 ((GPIO_PIN)0x00020001)#define GPIO_C01 ((GPIO_PIN)0x00020002)#define GPIO_C02 ((GPIO_PIN)0x00020004)#define GPIO_C03 ((GPIO_PIN)0x00020008)#define GPIO_C04 ((GPIO_PIN)0x00020010)#define GPIO_C05 ((GPIO_PIN)0x00020020)#define GPIO_C06 ((GPIO_PIN)0x00020040)#define GPIO_C07 ((GPIO_PIN)0x00020080)#define GPIO_C08 ((GPIO_PIN)0x00020100)#define GPIO_C09 ((GPIO_PIN)0x00020200)#define GPIO_C10 ((GPIO_PIN)0x00020400)#define GPIO_C11 ((GPIO_PIN)0x00020800)#define GPIO_C12 ((GPIO_PIN)0x00021000)#define GPIO_C13 ((GPIO_PIN)0x00022000)#define GPIO_C14 ((GPIO_PIN)0x00024000)#define GPIO_C15 ((GPIO_PIN)0x00028000)#define GPIO_C_ALL ((GPIO_PIN)0x0002FFFF)#define GPIO_D00 ((GPIO_PIN)0x00030001)#define GPIO_D01 ((GPIO_PIN)0x00030002)#define GPIO_D02 ((GPIO_PIN)0x00030004)#define GPIO_D03 ((GPIO_PIN)0x00030008)#define GPIO_D04 ((GPIO_PIN)0x00030010)#define GPIO_D05 ((GPIO_PIN)0x00030020)#define GPIO_D06 ((GPIO_PIN)0x00030040)#define GPIO_D07 ((GPIO_PIN)0x00030080)#define GPIO_D08 ((GPIO_PIN)0x00030100)#define GPIO_D09 ((GPIO_PIN)0x00030200)#define GPIO_D10 ((GPIO_PIN)0x00030400)#define GPIO_D11 ((GPIO_PIN)0x00030800)#define GPIO_D12 ((GPIO_PIN)0x00031000)#define GPIO_D13 ((GPIO_PIN)0x00032000)#define GPIO_D14 ((GPIO_PIN)0x00034000)#define GPIO_D15 ((GPIO_PIN)0x00038000)#define GPIO_D_ALL ((GPIO_PIN)0x0003FFFF)#define GPIO_E00 ((GPIO_PIN)0x00040001)#define GPIO_E01 ((GPIO_PIN)0x00040002)#define GPIO_E02 ((GPIO_PIN)0x00040004)#define GPIO_E03 ((GPIO_PIN)0x00040008)#define GPIO_E04 ((GPIO_PIN)0x00040010)#define GPIO_E05 ((GPIO_PIN)0x00040020)#define GPIO_E06 ((GPIO_PIN)0x00040040)#define GPIO_E07 ((GPIO_PIN)0x00040080)#define GPIO_E08 ((GPIO_PIN)0x00040100)#define GPIO_E09 ((GPIO_PIN)0x00040200)#define GPIO_E10 ((GPIO_PIN)0x00040400)#define GPIO_E11 ((GPIO_PIN)0x00040800)#define GPIO_E12 ((GPIO_PIN)0x00041000)#define GPIO_E13 ((GPIO_PIN)0x00042000)#define GPIO_E14 ((GPIO_PIN)0x00044000)#define GPIO_E15 ((GPIO_PIN)0x00048000)#define GPIO_E_ALL ((GPIO_PIN)0x0004FFFF)#define GPIO_F00 ((GPIO_PIN)0x00050001)#define GPIO_F01 ((GPIO_PIN)0x00050002)#define GPIO_F02 ((GPIO_PIN)0x00050004)#define GPIO_F03 ((GPIO_PIN)0x00050008)#define GPIO_F04 ((GPIO_PIN)0x00050010)#define GPIO_F05 ((GPIO_PIN)0x00050020)#define GPIO_F06 ((GPIO_PIN)0x00050040)#define GPIO_F07 ((GPIO_PIN)0x00050080)#define GPIO_F08 ((GPIO_PIN)0x00050100)#define GPIO_F09 ((GPIO_PIN)0x00050200)#define GPIO_F10 ((GPIO_PIN)0x00050400)#define GPIO_F11 ((GPIO_PIN)0x00050800)#define GPIO_F12 ((GPIO_PIN)0x00051000)#define GPIO_F13 ((GPIO_PIN)0x00052000)#define GPIO_F14 ((GPIO_PIN)0x00054000)#define GPIO_F15 ((GPIO_PIN)0x00058000)#define GPIO_F_ALL ((GPIO_PIN)0x0005FFFF)#define GPIO_G00 ((GPIO_PIN)0x00060001)#define GPIO_G01 ((GPIO_PIN)0x00060002)#define GPIO_G02 ((GPIO_PIN)0x00060004)#define GPIO_G03 ((GPIO_PIN)0x00060008)#define GPIO_G04 ((GPIO_PIN)0x00060010)#define GPIO_G05 ((GPIO_PIN)0x00060020)#define GPIO_G06 ((GPIO_PIN)0x00060040)#define GPIO_G07 ((GPIO_PIN)0x00060080)#define GPIO_G08 ((GPIO_PIN)0x00060100)#define GPIO_G09 ((GPIO_PIN)0x00060200)#define GPIO_G10 ((GPIO_PIN)0x00060400)#define GPIO_G11 ((GPIO_PIN)0x00060800)#define GPIO_G12 ((GPIO_PIN)0x00061000)#define GPIO_G13 ((GPIO_PIN)0x00062000)#define GPIO_G14 ((GPIO_PIN)0x00064000)#define GPIO_G15 ((GPIO_PIN)0x00068000)#define GPIO_G_ALL ((GPIO_PIN)0x0006FFFF)//--------------------------------------------------------//Description:// Convert the input pin to GPIO_TypeDef value.//Parameters:// pin : [in] The input GPIO pin value//--------------------------------------------------------GPIO_TypeDef* PinToPort(GPIO_PIN pin);//--------------------------------------------------------//Description:// Convert the input pin to stm32f10x port bit value.//Parameters:// pin : [in] The input GPIO pin value//--------------------------------------------------------uint16_t PinToBit(GPIO_PIN pin);//--------------------------------------------------------//Description:// To check the input GPIO_PIN is valid or not//Parameters:// pin : [in] The input GPIO pin value//--------------------------------------------------------BOOL IsValidPin(GPIO_PIN pin); 

     实现文件GPIO_Adapter.cpp：

#include "GPIO_Adapter.h"GPIO_TypeDef* PinToPort(GPIO_PIN pin){ switch((pin >> 16) & 0xFF) { case 00: return GPIOA; case 01: return GPIOB; case 02: return GPIOC; case 03: return GPIOD; case 04: return GPIOE; case 05: return GPIOF; case 06: return GPIOG; default: return NULL; }}uint16_t PinToBit(GPIO_PIN pin){ return static_cast<uint16_t>(pin & 0xFFFF);}BOOL IsValidPin(GPIO_PIN pin){ if(IS_GPIO_ALL_PERIPH(PinToPort(pin)) != FALSE && IS_GPIO_PIN(PinToBit(pin)) != FALSE) { return TRUE; } else { return FALSE; }}

 

    5.为了测试这个GPIO，我们还需要对NativeSample.proj进行设置。

 

    原语句：
<ItemGroup>
<DriverLibs Include="cpu_gpio_stubs.$(LIB_EXT)" />
<RequiredProjects Include="$(SPOCLIENT)/DeviceCode/Drivers/stubs/processor/stubs_GPIO/dotNetMF.proj" />
  </ItemGroup>

 

    更改为：
<ItemGroup>
    <DriverLibs Include="GPIO_HAL_STM32F103ZE_RedCow.$(LIB_EXT)" />
<RequiredProjects Include="$(SPOCLIENT)/Solutions/STM32F103ZE_RedCow/DeviceCode/GPIO_HAL/dotNetMF.proj" />
</ItemGroup>

 

    在</Project>之前增加如下语句：
  <ItemGroup>  
   <IncludePaths Include="Solutions/STM32F103ZE_RedCow/DeviceCode/GPIO_HAL" />
  </ItemGroup> 

     6.万事俱备，只欠东风。我们现在要做的，就是修改NativeSample.cpp代码，让程序跑起来的时候，LED1不停地闪烁，而LED2只有在USER1按钮按下时，才会发亮。具体的代码如下：

////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// Copyright (c) Microsoft Corporation. All rights reserved.////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////#include <tinyhal.h>#include <Tests.h>#include "nativesample.h"#include "GPIO_Adapter.h"//--//HAL_DECLARE_NULL_HEAP();void ApplicationEntryPoint(){ //不要删除下面这个语句，否则会编译出错 UART usartTest ( COMTestPort, 9600, USART_PARITY_NONE, 8, USART_STOP_BITS_ONE, USART_FLOW_NONE ); //Initialize the GPIO CPU_GPIO_Initialize(); //Enable the GPIO output pin CPU_GPIO_EnableOutputPin(GPIO_F06,TRUE); CPU_GPIO_EnableOutputPin(GPIO_F07,TRUE); CPU_GPIO_EnableInputPin(GPIO_A08,FALSE,NULL,GPIO_INT_NONE,RESISTOR_DISABLED); while(TRUE) { for(long i=0;i<1000000;i++); CPU_GPIO_SetPinState(GPIO_F06,!CPU_GPIO_GetPinState(GPIO_F06)); CPU_GPIO_SetPinState(GPIO_F07,CPU_GPIO_GetPinState(GPIO_A08)); }}