【HC32F4A0开发板测评】+基于I2C的LED控制

jinglixixi

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在HC32F4A0开发板上有3个LED灯是无法直接通过GPIO口来控制的，因为它们被接到了芯片TCA9539之下，见图1所示。

而该芯片是一款以I2C方式工作的芯片，它可控制扩展出的8个I/O口，3个LED灯就连接在它的I/O口上。

图1  TCA9539电路

 

 

图2  LED电路

 

此外，该芯片又是通过I2C接口来共享该总线的，它配分配的地址为1110100，并由如下语句来定义：

#define BSP_TCA9539_DEV_ADDR            (0x74U)

图3  I2C接口电路

 

在该I2C接口上，除连接TCA9539来进行I/O扩展外，还连接着AUDIO音频电路、EEPROM存储器、CAMERA摄像头电路等，并分配了相应的地址以便区分和控制。

图4  EEPROM电路

 

TCA9539芯片与HC32F4A0的连接关系为：

SCL---PD3

SDA---PF10

RST---PC13

INT---PI1

 

为此，对所用引脚的语句定义为：

#define EIO_RST_PORT                                (GPIO_PORT_C)

#define EIO_RST_PIN                                    (GPIO_PIN_13)

#define BSP_TCA9539_I2C_SCL_PORT       (GPIO_PORT_D)

#define BSP_TCA9539_I2C_SCL_PIN          (GPIO_PIN_03)

#define BSP_TCA9539_I2C_SDA_PORT       (GPIO_PORT_F)

#define BSP_TCA9539_I2C_SDA_PIN          (GPIO_PIN_10)

#define BSP_TCA9539_I2C_SCL_FUNC       (GPIO_FUNC_49)

#define BSP_TCA9539_I2C_SDA_FUNC       (GPIO_FUNC_48)

 

相应的其初始化函数为：

澶嶅埗

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static void BSP_TCA9539_I2C_Init(void)
{
    stc_gpio_init_t stcGpioInit;
    /* Configuration I2C GPIO */
    (void)GPIO_StructInit(&stcGpioInit);
    (void)GPIO_Init(BSP_TCA9539_I2C_SCL_PORT, BSP_TCA9539_I2C_SCL_PIN, &stcGpioInit);
    (void)GPIO_Init(BSP_TCA9539_I2C_SDA_PORT, BSP_TCA9539_I2C_SDA_PIN, &stcGpioInit);
    GPIO_SetFunc(BSP_TCA9539_I2C_SCL_PORT, BSP_TCA9539_I2C_SCL_PIN, BSP_TCA9539_I2C_SCL_FUNC);
    GPIO_SetFunc(BSP_TCA9539_I2C_SDA_PORT, BSP_TCA9539_I2C_SDA_PIN, BSP_TCA9539_I2C_SDA_FUNC);
    /* Enable I2C Peripheral*/
    FCG_Fcg1PeriphClockCmd(BSP_TCA9539_I2C_FCG, ENABLE);
    (void)BSP_I2C_Init(BSP_TCA9539_I2C_UNIT);
}

 

TCA9539对输出引脚进行写操作的函数为：

澶嶅埗

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int32_t TCA9539_WritePin(const stc_tca9539_ll_t *pstcTca9539LL, uint8_t u8Port, uint8_t u8Pin, uint8_t u8PinState)
{
    int32_t i32Ret = LL_OK;
    uint8_t u8TempData[2];
    if (pstcTca9539LL == NULL) {
        i32Ret = LL_ERR_INVD_PARAM;
    } else {
        u8TempData[0] = u8Port + TCA9539_REG_OUTPUT_PORT0;
        pstcTca9539LL->Read(&u8TempData[0], &u8TempData[1], 1U);
        if (0U == u8PinState) {
            u8TempData[1] &= (uint8_t)(~u8Pin);
        } else {
            u8TempData[1] |= u8Pin;
        }
        pstcTca9539LL->Write(&u8TempData[0], &u8TempData[1], 1U);
    }
    return i32Ret;
}

 

那TCA9539又是如何来控制扩展I/O口的呢？

它是通过先定义各I/O口的作用，然后再进行使用的，它对各I/O口的定义如下：

#define EIO_USBFS_OC                    (TCA9539_IO_PIN0)   /* USBFS over-current, input */

#define EIO_USBHS_OC                    (TCA9539_IO_PIN1)   /* USBHS over-current, input */

#define EIO_SDIC1_CD                    (TCA9539_IO_PIN2)   /* SDIC1 card detect, input */

#define EIO_SCI_CD                      (TCA9539_IO_PIN3)   /* Smart card detect, input */

#define EIO_TOUCH_INT                   (TCA9539_IO_PIN4)   /* Touch screen interrupt, input */

#define EIO_LIN_SLEEP                   (TCA9539_IO_PIN5)   /* LIN PHY sleep, output */

#define EIO_RTCS_CTRST                  (TCA9539_IO_PIN6) 

/* 'CS' for Resistor touch panel or 'Reset' for Cap touch panel, output */

#define EIO_LCD_RST                     (TCA9539_IO_PIN7)   /* LCD panel reset, output */

 

#define EIO_CAM_RST                     (TCA9539_IO_PIN0)   /* Camera module reset, output */

#define EIO_CAM_STB                     (TCA9539_IO_PIN1)   /* Camera module standby, output */

#define EIO_USB3300_RST                 (TCA9539_IO_PIN2)   /* USBHS PHY USB3300 reset, output */

#define EIO_ETH_RST                     (TCA9539_IO_PIN3)   /* ETH PHY reset, output */

#define EIO_CAN_STB                     (TCA9539_IO_PIN4)   /* CAN PHY standby, output */

#define EIO_LED_RED                     (TCA9539_IO_PIN5)   /* Red LED, output */

#define EIO_LED_YELLOW                  (TCA9539_IO_PIN6)   /* Yellow LED, output */

#define EIO_LED_BLUE                    (TCA9539_IO_PIN7)   /* Blue LED, output */

 

这其中的EIO_LED_RED、EIO_LED_YELLOW及EIO_LED_BLUE就是那3个不能直接进行控制的LED。

 

而这些I/O口，又具体对应着控制字的某一位，这由下面的定义可以看出：

#define TCA9539_IO_PIN0                 (0x01U)

#define TCA9539_IO_PIN1                 (0x02U)

#define TCA9539_IO_PIN2                 (0x04U)

#define TCA9539_IO_PIN3                 (0x08U)

#define TCA9539_IO_PIN4                 (0x10U)

#define TCA9539_IO_PIN5                 (0x20U)

#define TCA9539_IO_PIN6                 (0x40U)

#define TCA9539_IO_PIN7                 (0x80U)

#define TCA9539_IO_PIN_ALL              (0xFFU)

 

在建立了以上控制关系后，就可以对相应的I/O口进行功能配置了，所用的初始化函数为：

澶嶅埗

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void BSP_IO_Init(void)
{
    /* Configuration the low layer of TCA9539 */
    stcTca9539Config.Init          = BSP_TCA9539_I2C_Init;
    stcTca9539Config.Write         = BSP_TCA9539_I2C_Write;
    stcTca9539Config.Read          = BSP_TCA9539_I2C_Read;
    stcTca9539Config.Reset         = BSP_TCA9539_Reset;
    stcTca9539Config.IntInit       = NULL;
    /* Configuration the TCA9539 */
    (void)TCA9539_Init(&stcTca9539Config);
}

 

以TCA9539实现位写入操作的函数为：

void BSP_IO_WritePortPin(uint8_t u8Port, uint8_t u8Pin, uint8_t u8PinState)

{

    (void)TCA9539_WritePin(&stcTca9539Config, u8Port, u8Pin, u8PinState);

}

以TCA9539实现位异或操作的函数为：

void BSP_IO_TogglePortPin(uint8_t u8Port, uint8_t u8Pin)

{

    (void)TCA9539_TogglePin(&stcTca9539Config, u8Port, u8Pin);

}

 

通过上面这2个函数，就为后续的LED控制提供了基础性的支持。

 

为控制这3个LED灯，所做的端口和引脚定义为：

#define EIO_LED_RED                     (TCA9539_IO_PIN5)   /* Red LED, output */

#define EIO_LED_YELLOW                  (TCA9539_IO_PIN6)   /* Yellow LED, output */

#define EIO_LED_BLUE                    (TCA9539_IO_PIN7)   /* Blue LED, output */

 

#define LED_PORT                        (EIO_PORT1)

#define LED_RED_PORT                    (EIO_PORT1)

#define LED_RED_PIN                     (EIO_LED_RED)

#define LED_YELLOW_PORT                 (EIO_PORT1)

#define LED_YELLOW_PIN                  (EIO_LED_YELLOW)

#define LED_BLUE_PORT                   (EIO_PORT1)

#define LED_BLUE_PIN                    (EIO_LED_BLUE)

 

在该定义的情况下，实现LED灯初始化的函数为：

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void BSP_LED_Init(void)
{
    /* Turn off LED before output */
    BSP_IO_WritePortPin(LED_PORT, (LED_RED_PIN | LED_YELLOW_PIN | LED_BLUE_PIN), LED_OFF);
    /* LED pins set to output */
    BSP_IO_ConfigPortPin(LED_PORT, (LED_RED_PIN | LED_YELLOW_PIN | LED_BLUE_PIN), EIO_DIR_OUT);
}

 

其中的EIO_DIR_OUT是指定所用的I/O口做输出口使用，LED_OFF则指定对应的I/O口输出低电平。

 

具体的LED控制可通过下面3个函数的调用来实现，其内容如下：

澶嶅埗

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void BSP_LED_On(uint8_t u8Led)
{
    BSP_IO_WritePortPin(LED_PORT, u8Led, LED_ON);
}

void BSP_LED_Off(uint8_t u8Led)
{
    BSP_IO_WritePortPin(LED_PORT, u8Led, LED_OFF);
}

void BSP_LED_Toggle(uint8_t u8Led)
{
    BSP_IO_TogglePortPin(LED_PORT, u8Led);
}

 

由此可见使用I2C接口的芯片进行I/O口扩展还是有代价的，会在一定程度上增加使用的复杂度。

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lugl4313820

感谢老师这详细的讲解，学习了。

jinglixixi

lugl4313820 发表于 2023-2-25 19:58 感谢老师这详细的讲解，学习了。

把了解到的分享一下，免去过多的时间消耗。

秦天qintian0303

这是硬件模拟？      

jinglixixi

秦天qintian0303 发表于 2023-2-26 09:55 这是硬件模拟？      

基于硬件的

wangerxian

这种板子点灯就挺麻烦的，还得通过另一个芯片去点亮LED灯。

jinglixixi

wangerxian 发表于 2023-2-27 13:11 这种板子点灯就挺麻烦的，还得通过另一个芯片去点亮LED灯。

的确，好在是用在I/O扩展时，不到不得已不用。

wangerxian

jinglixixi 发表于 2023-2-27 23:46 的确，好在是用在I/O扩展时，不到不得已不用。

是的，一般开发板我觉得用IO扩展的少，产品上倒是用的不少。