04 GPIO输出-led实验

在这里插入图片描述

开发板官网（https://www.edevkit.com/）

本系列教程目录：

GPIO 输出——点亮 LED 实验

本章目标：

熟悉 RASC 配置 IO 的操作使用
掌握 GPIO 读写 API 的使用

硬件设计

本实验使用开发板上的 LED 灯，通过 GPIO 输出控制其亮灭。

软件设计

新建工程

在 Keil 的工作空间中有一份之前的模板工程“03_template”，复制一份并将文件夹改名为“04 GPIO-led”。双击打开“EBF_RA6M5.uvprojx”工程，通过 Keil 的新建文件功能新建 led.c 和 led.h，保存到工程目录下的 src 文件夹中。

插图01

将代码文件放到 src 文件夹下之后，Keil 软件并不会自动将它们加入到工程中。这时需要打开 RASC 的 FSP 配置界面，点击一次界面中间的“Generate Project Content”按钮，自动生成文件架构，这样 src 文件夹下的代码文件就会被自动加入工程中。

插图02

接着关闭 FSP 配置界面返回到 Keil，进行一次编译后会弹出提示框，提示工程结构发生了变化，点击“是”即可。

插图03

插图04

最后 led.c 和 led.h 就加入到工程中了。

FSP 配置

在 Keil 界面选择“Tools”→“RA Smart Configurator”，打开 RASC 配置界面。

在 FSP 配置界面中依次点开“Pins”→“Ports”→“P4”→“P400”，然后将连接到 LED 灯的 IO 引脚的“Mode”属性配置为“Output mode (Initial High)”，表示该引脚默认输出高电平，其他属性保持默认即可。

插图05

① 选择“Pins”，包含所有 IO 和外围设备。

② 选择“Ports”。

③ LED 灯的 IO 引脚是 P400，选择 P4。

④ 选择 P4 端口的 00 引脚。

⑤ 设置 P400 的 IO 属性，Mode 模式选择“Output mode(Initial High)”，设置为输出。

配置项	取值/描述
Mode	- “Input mode”（输入模式） - “Output mode(Initial Low)”（输出模式，初始电平为低） - “Output mode(Initial High)”（输出模式，初始电平为高）
Pull up（上拉电阻）	- “None”（禁止内部上拉） - “input pull-up”（使能内部上拉）当引脚被配置为 Output mode 时无法设置 Pull up 参数
IRQ（中断）	- “None”（不使用中断） - “IRQ10”（使用中断）
Output type（输出类型）	- “CMOS” - “n-ch open drain”（开漏）当引脚被配置为 Input mode 时无法设置本参数

配置好引脚后，点击右上角的“Generate Project Content”就会生成代码。RASC 会为这些引脚生成配置信息，保存在 pin_data.c 文件中。

打开 pin_data.c 文件。

引脚配置信息

const ioport_pin_cfg_t g_bsp_pin_cfg_data[] = {
    {
        .pin = BSP_IO_PORT_01_PIN_08,
        .pin_cfg = ((uint32_t) IOPORT_CFG_PERIPHERAL_PIN | (uint32_t) IOPORT_PERIPHERAL_DEBUG)
    },
    {
        .pin = BSP_IO_PORT_03_PIN_00,
        .pin_cfg = ((uint32_t) IOPORT_CFG_PERIPHERAL_PIN | (uint32_t) IOPORT_PERIPHERAL_DEBUG)
    },
    {
        .pin = BSP_IO_PORT_04_PIN_00,
        .pin_cfg = ((uint32_t) IOPORT_CFG_PORT_DIRECTION_OUTPUT | (uint32_t) IOPORT_CFG_PORT_OUTPUT_HIGH)
    },
};

对于要配置的每一个引脚，都会生成一个 ioport_pin_cfg_t 数组项。

typedef struct st_ioport_pin_cfg
{
    uint32_t          pin_cfg;//< 引脚的配置值，取值类型ioport_cfg_options_t
    bsp_io_port_pin_t pin;// 引脚ID，即：哪个引脚
} ioport_pin_cfg_t;

指定引脚时需要 2 个参数：它是哪一组？它是这组里的哪一个？比如引脚 P400 属于第 4 组里的第 0 个引脚。在 bsp_io.h 中，为每一个引脚都定义了一个宏，比如：

typedef enum e_bsp_io_port_pin_t
{
    BSP_IO_PORT_00_PIN_00 = 0x0000,    ///< IO port 0 pin 0
BSP_IO_PORT_00_PIN_01 = 0x0001,    ///< IO port 0 pin 1
...
BSP_IO_PORT_04_PIN_00 = 0x0400,    ///< IO port 4 pin 0
...
}bsp_io_port_pin_t;

设置结构体里的 pin_cfg 成员，在 r_ioport_api.h 中有如下定义：

typedef enum e_ioport_cfg_options
{
    IOPORT_CFG_PORT_DIRECTION_INPUT  = 0x00000000, // 输入方向
    IOPORT_CFG_PORT_DIRECTION_OUTPUT = 0x00000004, // 输出方向
    IOPORT_CFG_PORT_OUTPUT_LOW       = 0x00000000, // 低电平
    IOPORT_CFG_PORT_OUTPUT_HIGH      = 0x00000001, // 高电平
    IOPORT_CFG_PULLUP_ENABLE         = 0x00000010, // 使能内部上拉电阻
    IOPORT_CFG_PIM_TTL               = 0x00000020, // 使能引脚的输入模式
    IOPORT_CFG_NMOS_ENABLE          = 0x00000040, // NMOS output，NMOS开漏输出
    IOPORT_CFG_PMOS_ENABLE           = 0x00000080, // PMOS output, PMOS开漏输出
    IOPORT_CFG_DRIVE_MID             = 0x00000400, // 引脚驱动能力为中等
    IOPORT_CFG_DRIVE_HS_HIGH     = 0x00000800, // 引脚驱动能力为高，并且支持高速率
    IOPORT_CFG_DRIVE_MID_IIC = 0x00000C00, // 引脚的输出能力可用于I2C的20mA端口
    IOPORT_CFG_DRIVE_HIGH     = 0x00000C00, ///< Sets pin drive output to high
    IOPORT_CFG_EVENT_RISING_EDGE     = 0x00001000, // 事件触发方式为上升沿
    IOPORT_CFG_EVENT_FALLING_EDGE    = 0x00002000, // 事件触发方式为下降沿
    IOPORT_CFG_EVENT_BOTH_EDGES      = 0x00003000, // 事件触发方式为双边沿
    IOPORT_CFG_IRQ_ENABLE            = 0x00004000, // 使能引脚的中断功能
    IOPORT_CFG_ANALOG_ENABLE         = 0x00008000, // 引脚用作模拟信号
    IOPORT_CFG_PERIPHERAL_PIN        = 0x00010000  // 引脚用作外设的引脚
} ioport_cfg_options_t;

程序设计

程序的入口函数 main 调用了 hal_entry 函数。打开 src/hal_entry.c 文件，在 hal_entry 函数中编写代码。

实现 LED 灯的闪烁效果，首先初始化配置 LED 引脚，然后在一个死循环里面重复以下流程：LED 灯亮，延时 1s，LED 灯灭，延时 1s，然后 LED 灯又亮。如此反复循环，就能实现 LED 灯的闪烁效果。

初始化 IOPORT 模块

//调用 R_IOPORT_Open 函数来初始化 IOPORT 模块
R_IOPORT_Open (&g_ioport_ctrl, g_ioport.p_cfg);

通过 R_IOPORT_Open 函数来初始化 IOPORT 模块。调用 R_IOPORT_Open 函数时，需要传入控制块参数 g_ioport_ctrl 和配置参数 g_ioport.p_cfg。

控制 IO 输出高低电平

fsp_err_t R_IOPORT_PinWrite (ioport_ctrl_t * const p_ctrl, bsp_io_port_pin_t pin, bsp_io_level_t level);

使用 R_IOPORT_PinWrite 函数可以控制引脚输出的高低电平，从而控制 LED 灯的亮灭。第一个参数需要传入控制块 g_ioport_ctrl，第二个参数传入 IO 端口和引脚号，第三个参数传入 IO 引脚电平。

延时函数

void R_BSP_SoftwareDelay (uint32_t delay, bsp_delay_units_t units);

使用 R_BSP_SoftwareDelay 函数可以进行延时，第一个参数表示延时的时间量，第二个参数表示时间单位。

时间单位参数可选：

BSP_DELAY_UNITS_SECONDS，表示秒；
BSP_DELAY_UNITS_MILLISECONDS，表示毫秒；
BSP_DELAY_UNITS_MICROSECONDS，表示微秒。

程序编写

在 led.h 头文件中定义 LED 控制宏并声明初始化函数。

#ifndef __BSP_LED_H
#define __BSP_LED_H
#include "hal_data.h"
 
// LED引脚置低电平 LED灯亮 
#define LED1_ON     R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_00, BSP_IO_LEVEL_LOW)
 
// LED引脚置高电平 LED灯灭 
#define LED1_OFF    R_IOPORT_PinWrite(&g_ioport_ctrl, BSP_IO_PORT_04_PIN_00, BSP_IO_LEVEL_HIGH)
 
// 使用寄存器来实现 LED灯翻转 
#define LED1_TOGGLE R_PORT4->PODR ^= 1<<(BSP_IO_PORT_04_PIN_00 & 0xFF)
 
 
// LED初始化函数
void led_Init(void);
 
#endif

在 led.c 中实现初始化函数。

#include "led.h"
 
// LED初始化函数 
void led_Init(void)
{
   //初始化配置引脚
   R_IOPORT_Open (&g_ioport_ctrl, g_ioport.p_cfg);
}

在 hal_entry.c 文件中添加对 led.h 头文件的包含，在 hal_entry 入口函数中初始化 LED 并实现 LED 闪烁。

void hal_entry(void)
{
    /* TODO: add your own code here */
 
    led_Init(); // LED 初始化
 
    while(1)
    {
        LED1_ON(); // LED1亮
        R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS); //延时1秒
        LED1_OFF(); // LED1灭
        R_BSP_SoftwareDelay(1, BSP_DELAY_UNITS_SECONDS); //延时1秒
    }
 
 
#if BSP_TZ_SECURE_BUILD
    /* Enter non-secure code */
    R_BSP_NonSecureEnter();
#endif
}

下载验证

连接下载器，将程序编译并下载到开发板之后，按下复位按键复位开发板，可以观察到开发板上的 LED1 灯以亮 1s、灭 1s 的方式循环闪烁。

GPIO 输出——点亮 LED 实验

硬件设计​

软件设计​

新建工程​

FSP 配置​

程序设计​

下载验证​