【基于KW41Z的智能电力监测仪的设计】第五贴：软件设计—GPIO学习篇

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【基于KW41Z的智能电力监测仪的设计】第五贴：软件设计—GPIO学习篇

0 .题外话

   借参加NXP设计大赛的机会，想一窥嵌入式编程的大门。以前，学习总是不踏实，好高骛远。虽然，玩过很多单片机，但总是不能学到器件的精髓。虽然英语也看得懂，但总是很懒。这次正好在毕业到入职之间有1个月的空闲时间，与其出去瞎转，倒不如认真学习学习嵌入式编程之道。认真从恩智浦这款优秀的微处理器上，得以领略到高层次编程的乐趣。

   因为，之前学习过51之类的，都是从底层寄存器级开始编程，自己看着芯片手册写相关模块的程序，虽然很费时间，但毕竟习惯了那种学习方法，因此，刚刚接触到例程中的高层次的编程，则十分并不习惯。通过一下午的学习，基本上明白了NXP官方给的GPIO API库的使用方法，并且将原始程序进行了简单修改，实现了LED3和RGB（GREEN）的轮番点亮。

1. 首先介绍官方的例程效果

   官方例程，按下SW3，进入中断，RGB（RED）实现亮灭转换。

2. 遇到的困难

   本想修改一下例程，让RGB（GREEN）点亮，但尝试了几次，没有想象中的容易，因此，就硬下心来，将例程一点一点的吃透。

3.我想把感悟分享给初学者：

       感悟1：学习一款板子，必须要把这个板子的基本构造，原理图等熟悉一遍，我这里把FFRDM-KW41Z Freedom Development BoardUser's Guide分享给大家，见附件。看完了手册，我们知道了RGB是由三个LED组成的：RED\GREEN\BLUE,它们分别位PTC1\PTA19\PTA18；而另外一个LED3是红色LED，它位于PTB0。知道了具体的连接，再看例程，就能举一反三，触类旁通。

      感悟2：注意到source目录下gpio_input_interrupt.c是整个工程的主函数所在。打开后，可看到与GPIO相关的定义都与Board有关，因此，很容易使人想起去改写"board.h"文件，但我依葫芦画瓢改写后，依然不能点亮LED3，这时应当注意到还有一个BOARD_InitPins(void)函数，打开这个函数则一目了然。其原因是：我没有注意BOARD_InitPins()函数内容，GPIO 未使能。

改写主程序：

1. #include "fsl_debug_console.h"[/align]#include "fsl_port.h"
   
2. #include "fsl_gpio.h"
   
3. #include "fsl_common.h"
   
4. #include "board.h"
   
5. #include "pin_mux.h"
   
6. #include "clock_config.h"
   
7. /*******************************************************************************
   
8. * Definitions
   
9. ******************************************************************************/
   
10. //#define BOARD_LED_GPIO BOARD_LED_RED_GPIO
    
11. //#define BOARD_LED_GPIO_PIN BOARD_LED_RED_GPIO_PIN
    
12. #define BOARD_LED_GPIO BOARD_LED_GREEN_GPIO
    
13. #define BOARD_LED_GPIO_PIN BOARD_LED_GREEN_GPIO_PIN
    
14. 
    
15. #define BOARD_SW_GPIO BOARD_SW3_GPIO
    
16. #define BOARD_SW_PORT BOARD_SW3_PORT
    
17. #define BOARD_SW_GPIO_PIN BOARD_SW3_GPIO_PIN
    
18. #define BOARD_SW_IRQ BOARD_SW3_IRQ
    
19. #define BOARD_SW_IRQ_HANDLER BOARD_SW3_IRQ_HANDLER
    
20. #define BOARD_SW_NAME BOARD_SW3_NAME
    
21. 
    
22. /*******************************************************************************
    
23. * Prototypes
    
24. ******************************************************************************/
    
25. 
    
26. /*******************************************************************************
    
27. * Variables
    
28. ******************************************************************************/
    
29. /* Whether the SW button is pressed */
    
30. volatile bool g_ButtonPress = false;
    
31. 
    
32. /*******************************************************************************
    
33. * Code
    
34. ******************************************************************************/
    
35. /*!
    
36. * [url=home.php?mod=space&uid=159083]@brief[/url] Interrupt service fuction of switch. 中断服务函数
    
37. *
    
38. * This function toggles the LED
    
39. */
    
40. void BOARD_SW_IRQ_HANDLER(void)
    
41. {
    
42.     /* Clear external interrupt flag. */
    
43.     GPIO_ClearPinsInterruptFlags(BOARD_SW_GPIO, 1U << BOARD_SW_GPIO_PIN);//1右移四位0x10
    
44.     /* Change state of button. */
    
45.     g_ButtonPress = true;
    
46.     /* Toggle LED. */
    
47.     GPIO_TogglePinsOutput(BOARD_LED_GPIO, 1U << BOARD_LED_GPIO_PIN);
    
48.     GPIO_TogglePinsOutput(BOARD_LED3_GPIO, 1U << BOARD_LED3_GPIO_PIN);
    
49. }
    
50. 
    
51. /*!
    
52. * @brief Main function
    
53. */
    
54. int main(void)
    
55. {
    
56.     /* Define the init structure for the input switch pin */
    
57.     gpio_pin_config_t sw_config = {
    
58.         kGPIO_DigitalInput, 0,
    
59.     };
    
60. 
    
61.     /* Define the init structure for the output LED pin */
    
62.     gpio_pin_config_t led_config = {
    
63.         kGPIO_DigitalOutput, 0,
    
64.     }; //配置结构体 设置输入，输出（输入/输出，输出1或者0），当在输入状态下，输出没有效果
    
65. 
    
66.     gpio_pin_config_t led3_config = {
    
67.            kGPIO_DigitalOutput, 1,
    
68.        };
    
69. 
    
70.     BOARD_InitPins();
    
71.     BOARD_BootClockRUN();
    
72.     BOARD_InitDebugConsole();
    
73. 
    
74.     /* Print a note to terminal. */
    
75.     PRINTF("\r\n GPIO Driver example\r\n");
    
76.     PRINTF("\r\n Press %s to turn on/off a LED \r\n", BOARD_SW_NAME);
    
77. 
    
78.     /* Init input switch GPIO. */
    
79.     PORT_SetPinInterruptConfig(BOARD_SW_PORT, BOARD_SW_GPIO_PIN, kPORT_InterruptFallingEdge);
    
80.     EnableIRQ(BOARD_SW_IRQ);
    
81.     GPIO_PinInit(BOARD_SW_GPIO, BOARD_SW_GPIO_PIN, &sw_config);
    
82. 
    
83.     /* Init output LED GPIO. */
    
84.     GPIO_PinInit(BOARD_LED_GPIO, BOARD_LED_GPIO_PIN, &led_config);
    
85. 
    
86.     //以下为修改部分
    
87.     GPIO_PinInit(BOARD_LED3_GPIO, BOARD_LED3_GPIO_PIN, &led3_config);
    
88.     //////////////////以上为修改部分/////////////////
    
89. 
    
90.     while (1)
    
91.     {
    
92.         if (g_ButtonPress)
    
93.         {
    
94.             PRINTF(" %s is pressed \r\n", BOARD_SW_NAME);
    
95.             /* Reset state of button. */
    
96.             g_ButtonPress = false;
    
97.         }
    
98.     }
    
99. }

复制代码

改写board.h文件：

1. #ifndef _BOARD_H_
   
2. #define _BOARD_H_
   
3. 
   
4. #include "clock_config.h"
   
5. #include "fsl_gpio.h"
   
6. 
   
7. /*******************************************************************************
   
8. * Definitions
   
9. ******************************************************************************/
   
10. /*! @brief The board name */
    
11. #define BOARD_NAME "FRDM-KW41Z"
    
12. 
    
13. /*! @brief The UART to use for debug messages. */
    
14. #define BOARD_USE_LPUART
    
15. #define BOARD_DEBUG_UART_TYPE DEBUG_CONSOLE_DEVICE_TYPE_LPUART
    
16. #define BOARD_DEBUG_UART_BASEADDR (uint32_t) LPUART0
    
17. #define BOARD_DEBUG_UART_CLKSRC kCLOCK_Osc0ErClk
    
18. #define BOARD_DEBUG_UART_CLK_FREQ CLOCK_GetOsc0ErClkFreq()
    
19. #define BOARD_UART_IRQ LPUART0_IRQn
    
20. #define BOARD_UART_IRQ_HANDLER LPUART0_IRQHandler
    
21. 
    
22. #ifndef BOARD_DEBUG_UART_BAUDRATE
    
23. #define BOARD_DEBUG_UART_BAUDRATE 115200
    
24. #endif /* BOARD_DEBUG_UART_BAUDRATE */
    
25. 
    
26. /*! @brief The adc16 alternate reference voltage pin is used for frdmkw41 board rev A2 */
    
27. #define BOARD_ADC_USE_ALT_VREF 1U
    
28. 
    
29. /*! @brief The i2c instance used for i2c connection by default */
    
30. #define BOARD_I2C_BASEADDR I2C1
    
31. 
    
32. /*! @brief TSI electrodes mapping */
    
33. #define BOARD_TSI_ELECTRODE_1 4U
    
34. #define BOARD_TSI_ELECTRODE_2 7U
    
35. #define BOARD_TSI_ELECTRODE_CNT 2U
    
36. 
    
37. #define BOARD_ACCEL_I2C_BASEADDR I2C1
    
38. 
    
39. /*! @brief The CMP instance/channel used for board. */
    
40. #define BOARD_CMP_BASEADDR CMP0
    
41. #define BOARD_CMP_CHANNEL 1U
    
42. 
    
43. /*! @brief The rtc instance used for board. */
    
44. #define BOARD_RTC_FUNC_BASEADDR RTC
    
45. 
    
46. /*! @brief Define the port interrupt number for the board switches */
    
47. #define BOARD_SW3_GPIO GPIOC
    
48. #define BOARD_SW3_PORT PORTC
    
49. #define BOARD_SW3_GPIO_PIN 4U
    
50. #define BOARD_SW3_IRQ PORTB_PORTC_IRQn
    
51. #define BOARD_SW3_IRQ_HANDLER PORTB_PORTC_IRQHandler
    
52. #define BOARD_SW3_NAME "SW3"
    
53. 
    
54. /* Board led color mapping */
    
55. #define LOGIC_LED_ON 0U
    
56. #define LOGIC_LED_OFF 1U
    
57. #define BOARD_LED_RED_GPIO GPIOC
    
58. #define BOARD_LED_RED_GPIO_PORT PORTC
    
59. #define BOARD_LED_RED_GPIO_PIN 1U
    
60. #define BOARD_LED_GREEN_GPIO GPIOA
    
61. #define BOARD_LED_GREEN_GPIO_PORT PORTA
    
62. #define BOARD_LED_GREEN_GPIO_PIN 19U
    
63. #define BOARD_LED_BLUE_GPIO GPIOA
    
64. #define BOARD_LED_BLUE_GPIO_PORT PORTA
    
65. #define BOARD_LED_BLUE_GPIO_PIN 18U
    
66. //以下为个人改写部分
    
67. #define BOARD_LED3_GPIO GPIOB
    
68. #define BOARD_LED3_GPIO_PORT PORTB
    
69. #define BOARD_LED3_GPIO_PIN 0U
    
70. 
    
71. /*#define LED3_INIT(output)                                  \
    
72.     GPIO_PinInit(BOARD_LED3_GPIO, BOARD_LED3_GPIO_PIN, \
    
73.                  &(gpio_pin_config_t){kGPIO_DigitalOutput, (output)}) /*!< Enable target LED3 */
    
74. /*#define LED3_ON() \
    
75.     GPIO_ClearPinsOutput(BOARD_LED3_GPIO, 1U << BOARD_LED3_GPIO_PIN) /*!< Turn on target LED3 */
    
76. /*#define LED3_OFF() \
    
77.     GPIO_SetPinsOutput(BOARD_LED3_GPIO, 1U << BOARD_LED3_GPIO_PIN) /*!< Turn off target LED3 */
    
78. /*#define LED3_TOGGLE() \
    
79.     GPIO_TogglePinsOutput(BOARD_LED3_GPIO, 1U << BOARD_LED3_GPIO_PIN) /*!< Toggle on target LED3 */
    
80. 
    
81. 
    
82. 
    
83. #define LED_RED_INIT(output)                                  \
    
84.     GPIO_PinInit(BOARD_LED_RED_GPIO, BOARD_LED_RED_GPIO_PIN, \
    
85.                  &(gpio_pin_config_t){kGPIO_DigitalOutput, (output)}) /*!< Enable target LED_RED */
    
86. #define LED_RED_ON() \
    
87.     GPIO_ClearPinsOutput(BOARD_LED_RED_GPIO, 1U << BOARD_LED_RED_GPIO_PIN) /*!< Turn on target LED_RED */
    
88. #define LED_RED_OFF() \
    
89.     GPIO_SetPinsOutput(BOARD_LED_RED_GPIO, 1U << BOARD_LED_RED_GPIO_PIN) /*!< Turn off target LED_RED */
    
90. #define LED_RED_TOGGLE() \
    
91.     GPIO_TogglePinsOutput(BOARD_LED_RED_GPIO, 1U << BOARD_LED_RED_GPIO_PIN) /*!< Toggle on target LED_RED */
    
92. 
    
93. #define LED_GREEN_INIT(output)                                  \
    
94.     GPIO_PinInit(BOARD_LED_GREEN_GPIO, BOARD_LED_GREEN_GPIO_PIN, \
    
95.                  &(gpio_pin_config_t){kGPIO_DigitalOutput, (output)}) /*!< Enable target LED_GREEN */
    
96. #define LED_GREEN_ON() \
    
97.     GPIO_ClearPinsOutput(BOARD_LED_GREEN_GPIO, 1U << BOARD_LED_GREEN_GPIO_PIN) /*!< Turn on target LED_GREEN */
    
98. #define LED_GREEN_OFF() \
    
99.     GPIO_SetPinsOutput(BOARD_LED_GREEN_GPIO, 1U << BOARD_LED_GREEN_GPIO_PIN) /*!< Turn off target LED_GREEN */
    
100. #define LED_GREEN_TOGGLE() \
     
101.     GPIO_TogglePinsOutput(BOARD_LED_GREEN_GPIO, 1U << BOARD_LED_GREEN_GPIO_PIN) /*!< Toggle on target LED_GREEN */
     
102. 
     
103. #define LED_BLUE_INIT(output)                                  \
     
104.     GPIO_PinInit(BOARD_LED_BLUE_GPIO, BOARD_LED_BLUE_GPIO_PIN, \
     
105.                  &(gpio_pin_config_t){kGPIO_DigitalOutput, (output)}) /*!< Enable target LED_BLUE */
     
106. #define LED_BLUE_ON() \
     
107.     GPIO_ClearPinsOutput(BOARD_LED_BLUE_GPIO, 1U << BOARD_LED_BLUE_GPIO_PIN) /*!< Turn on target LED_BLUE */
     
108. #define LED_BLUE_OFF() \
     
109.     GPIO_SetPinsOutput(BOARD_LED_BLUE_GPIO, 1U << BOARD_LED_BLUE_GPIO_PIN) /*!< Turn off target LED_BLUE */
     
110. #define LED_BLUE_TOGGLE() \
     
111.     GPIO_TogglePinsOutput(BOARD_LED_BLUE_GPIO, 1U << BOARD_LED_BLUE_GPIO_PIN) /*!< Toggle on target LED_BLUE */
     
112. 
     
113. #if defined(__cplusplus)
     
114. extern "C" {
     
115. #endif /* __cplusplus */
     
116. 
     
117. /*******************************************************************************
     
118. * API
     
119. ******************************************************************************/

复制代码

改写 BOARD_InitPins(void)：

1. #include "fsl_common.h"
   
2. #include "fsl_port.h"
   
3. #include "pin_mux.h"
   
4. 
   
5. /*******************************************************************************
   
6. * Code
   
7. ******************************************************************************/
   
8. 
   
9. void BOARD_InitPins(void)
   
10. {
    
11.     /* Initialize LPUART0 pins below */
    
12.     /* Ungate the port clock */
    
13.     CLOCK_EnableClock(kCLOCK_PortC);
    
14.     CLOCK_EnableClock(kCLOCK_PortA);
    
15.     CLOCK_EnableClock(kCLOCK_PortB);
    
16. 
    
17.     /* Affects PORTC_PCR6 register */
    
18.     PORT_SetPinMux(PORTC, 6U, kPORT_MuxAlt4);
    
19.     /* Affects PORTC_PCR7 register */
    
20.     PORT_SetPinMux(PORTC, 7U, kPORT_MuxAlt4);
    
21. 
    
22.     /* Affects PORTC_PCR4 register */
    
23.     port_pin_config_t config;
    
24.     config.pullSelect = kPORT_PullUp;
    
25.     config.mux = kPORT_MuxAsGpio;
    
26.     PORT_SetPinConfig(PORTC, 4U, &config); //PTC4设置为上拉
    
27. 
    
28.     /* LED PIN_MUX Configuration */
    
29.      PORT_SetPinMux(PORTC, 1U, kPORT_MuxAsGpio);
    
30.      PORT_SetPinMux(PORTA, 19U, kPORT_MuxAsGpio);
    
31.      PORT_SetPinMux(PORTB, 0U, kPORT_MuxAsGpio);
    
32. 
    
33. }
    

复制代码

4．学习总结

    经过今天的学习，我基本上了解了GPIO的用法，我所面临的问题主要是：

            1) 如何将ADE7758驱动程序移植至KW41Z；

            2) 如何将BLE与Thread、串口程序整合到一起。

    最后将程序压缩包和GPIO改写后的测试视频上传到论坛，供坛友参考。

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mars4zhu

小伙子写的挺好