06 ICU外部中断实验

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本系列教程目录：

ICU外部中断实验

本章目标：

熟悉 RASC 配置 ICU 外部中断的操作使用
掌握 GPIO 的 ICU 配置 API 的使用
掌握 ICU 触发回调的使用

硬件设计

本实验使用开发板上的按键，通过 ICU 外部中断检测按键状态，控制 LED 灯的翻转。

软件设计

新建工程

外部中断 GPIO 检测需要用到 LED，复制一份“04 GPIO-led”修改文件夹名“06 ICU_External_IRQ”，双击打开“EBF_RA6M5.uvprojx”工程，通过 Keil 的新建文件功能新建 key_irq.c 和 key_irq.h，保存到工程目录下的 \src 文件夹下。

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，这时候需要打开 RASC FSP 配置界面，点击一次中间的 “Generate Project Content” 按钮，自动生成文件架构。从而 “src” 文件夹下的代码文件就会被自动加入进工程中。

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一个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 key_irq.c 和 key_irq.h 加入到工程中。

FSP 配置

外部中断连接的引脚 IO 是 P105，需要配置 ICU 外设模块，把引脚与 ICU 中断通道 IRQ00 连接起来，使能中断后，检测到 IO 引脚边沿电平时会触发中断。

查看 RA6M5 数据手册的引脚中断表，看到 P105 对应 IRQ0。

插图05

Keil 界面选择“Tools”→“RA Smart Configurator”打开 RASC 界面。

在 FSP 配置界面里面点开 “Pins”→“Peripherals”→“Input”→“ICU0”，在“input/output”选择 IRQ00 通道。

插图06

①选择“Pins”，包含所有 IO 和外围设备。

②选择“Peripherals”外围设备。

③选择 ICU 的 ICU0。

④“operation Mode”选择“Enable”使能 ICU。

⑤选择 IRQ00 通道，配置选择 P105 引脚。

引脚通道配置完，还需要添加外部中断 r_icu 的 Stack 模块。

插图07

①选择“Stack”。

②选择“New Stack”，添加外设模块。

③选择“Input”模块。

④选择“Input”模块的 r_icu 功能，新建一个模块。

插图08

①新建了一个“g_external_irq0”模块。

②点击这个模块，显示“Properties”属性界面。

③属性配置列表，按上图进行配置，特别注意“callback”需要填写回调的函数名，需要用户定义。

External IRQ 属性	描述
Name	名称
Channel	通道（IRQ中断号）
Trigger	触发方式：上升沿、下降沿、双边沿或低电平触发
Digital Filtering	数字滤波使能
Digital Filtering Sample Clock (Only valid when Digital Filtering is Enabled)	数字滤波采样时钟
Callback	中断回调函数，用户定义函数名
Pin Interrupt Priority	中断优先级

配置完成之后可以按下快捷键“Ctrl + S”保存，最后点击 “Generate Project Content” 按钮，让软件自动生成配置代码即可。

引脚配置信息

引脚配置还是在 pin_data.c 文件里生成。

const ioport_pin_cfg_t g_bsp_pin_cfg_data[] = {
    {
        .pin = BSP_IO_PORT_01_PIN_05,
        .pin_cfg = ((uint32_t) IOPORT_CFG_IRQ_ENABLE | (uint32_t) IOPORT_CFG_PORT_DIRECTION_INPUT)
    },
};

ICU配置信息

ICU 模块信息会在 common_data.c 文件里生成。在 RASC 里配置的 IRQ 通道、触发方式和中断服务函数等，都会在 common_data.c 生成一个 external_irq_cfg_t 结构体，里面的内容跟配置时选择的参数一致。

#include "common_data.h"
icu_instance_ctrl_t g_external_irq0_ctrl;
 
/** External IRQ extended configuration for ICU HAL driver */
const icu_extended_cfg_t g_external_irq0_ext_cfg =
{
    .filter_src         = EXTERNAL_IRQ_DIGITAL_FILTER_PCLK_DIV,
};
 
const external_irq_cfg_t g_external_irq0_cfg =
{
    .channel             = 0,
    .trigger             = EXTERNAL_IRQ_TRIG_RISING,
    .filter_enable       = false,
    .clock_source_div    = EXTERNAL_IRQ_CLOCK_SOURCE_DIV_64,
    .p_callback          = key_external_irq_callback,
    /** If NULL then do not add & */
#if defined(NULL)
    .p_context           = NULL,
#else
    .p_context           = &NULL,
#endif
    .p_extend            = (void *)&g_external_irq0_ext_cfg,
    .ipl                 = (12),
#if defined(VECTOR_NUMBER_ICU_IRQ0)
    .irq                 = VECTOR_NUMBER_ICU_IRQ0,
#else
    .irq                 = FSP_INVALID_VECTOR,
#endif
};
/* Instance structure to use this module. */
const external_irq_instance_t g_external_irq0 =
{
    .p_ctrl        = &g_external_irq0_ctrl,
    .p_cfg         = &g_external_irq0_cfg,
    .p_api         = &g_external_irq_on_icu
};

中断回调定义

中断回调函数的原型已经在 common_data.h 中进行了声明，需要用户在自己的程序中实现它。

void key_external_irq_callback(external_irq_callback_args_t *p_args);

其参数类型是 external_irq_callback_args_t 结构体指针，这个结构体的原型如下：

typedef struct st_external_irq_callback_args
{
    /** Placeholder for user data. Set in @ref external_irq_api_t::open function in @ref external_irq_cfg_t. */
    void const * p_context;
    uint32_t     channel;  ///< The physical hardware channel that caused the interrupt.
} external_irq_callback_args_t;

这个结构体仅表明外部中断的内容（context）和通道（channel），而 context 在初始化时被设置为 NULL，没有使用。因而能使用的只有通道值：用来判定发生了哪个通道的中断。

程序设计

程序的入口函数 main 函数调用了 hal_entry 函数。打开 hal_entry.c 文件，在 hal_entry 函数里面编写代码。

实现按键引脚的外部中断检测，配置上升沿触发中断，相当于按键按下松开才会产生上升沿，触发中断调用中断回调函数，判断是否是通道 0，把中断标识置 1，循环中判断中断标识，中断一次就把 LED 灯翻转一次。

打开引脚的 ICU 模块

fsp_err_t R_ICU_ExternalIrqOpen (external_irq_ctrl_t * const p_api_ctrl,  external_irq_cfg_t const * const p_cfg);

外部中断 open 函数用于配置外部中断的类型、设置回调函数、设置通道等，第一个参数是 external_irq_ctrl_t 类型的，第二个参数是 external_irq_cfg_t 的，这个结构体描述了外部中断的通道、优先级、中断类型、触发方式等。

使能外部中断

fsp_err_t R_ICU_ExternalIrqEnable (external_irq_ctrl_t * const p_api_ctrl);

使能和禁止外部中断的函数，只需要传入一个外部中断接口控制结构体 external_irq_ctrl_t 类型的参数。在 bsp_io.h 中定义了 bsp_io_level_t 电平状态值。

在 key_irq.h 头文件里定义中断初始化函数。

#ifndef __BSP_KEY_EXTERNAL_IRQ_H
#define __BSP_KEY_EXTERNAL_IRQ_H
#include "hal_data.h"
 
 
// KEY 外部中断初始化函数
void key_IRQ_Init(void);
 
#endif

在 key_irq.c 里实现初始化函数和中断回调函数。

#include "key_irq.h"
 
// KEY 外部中断初始化函数
void key_IRQ_Init(void)
{
    fsp_err_t err = FSP_SUCCESS;
 
    // 打开ICU 模式
    err = R_ICU_ExternalIrqOpen(&g_external_irq0_ctrl, &g_external_irq0_cfg);
    // 允许中断
    err = R_ICU_ExternalIrqEnable(&g_external_irq0_ctrl);
}
 
volatile bool key1_press = false;
 
//按键中断回调函数
void key_external_irq_callback(external_irq_callback_args_t *p_args)
{
    // 判断中断通道
    if (p_args->channel == 0)
    {
        key1_press = true;   // 按键KEY1按下
    }
}

在 hal_entry.c 文件中添加头文件 key_irq.h，在 hal_entry 入口函数初始化 key_irq，在循环中扫描按键标识，检测到按下就标识置 0 并翻转 LED 灯状态。

extern volatile bool key1_press;
void hal_entry(void)
{
    /* TODO: add your own code here */
 
    led_Init(); // LED 初始化
    key_IRQ_Init(); // KEY 外部中断初始化
     
    while(1)
    {
     //判断按键 KEY1_SW2 是否被按下
     if (key1_press)
     {
         key1_press = false; //标志位清零
          
         LED1_TOGGLE();            //LED1 翻转
     }
          
     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，按下复位按键来复位开发板，可以观察到按下松开按键 LED 灯亮，再次按键 LED 灯灭，重复操作，LED 灯状态翻转切换。

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