转发：ARM®mbed OS入门开发（三 A）GPIO

anywill 提问时间：2016-10-10 08:36 /

本帖最后由 anywill 于 2016-10-12 12:01 编辑

ARM®mbed OS入门开发（三）2016-09-14 Summerain [url=]小白学嵌入式[/url]

【管脚定义】

上一期介绍了简单的数字输入输出，我们知道了mbed API对底层的高度封装。程序开发者想要知道可以使用哪些管脚，例如上一期的Blinky例子中Pin名称LED1的使用，可以查看mbed.org对这款开发板的Nucleo features的介绍，也可以在mbed library目录下targets/hal/对应开发板下面的PinNames.h的头文件下查看：

typedef enum {
... ... ...

// Arduino connector namings
... ... ...
    // Generic signals namings
LED1       = PA_5,
LED2       = PA_5,
LED3       = PA_5,
LED4       = PA_5,
USER_BUTTON = PC_13,
SERIAL_TX = PA_2,
SERIAL_RX = PA_3,
USBTX    = PA_2,
USBRX    = PA_3,
I2C_SCL    = PB_8,
I2C_SDA    = PB_9,
SPI_MOSI = PA_7,
SPI_MISO = PA_6,
SPI_SCK    = PA_5,
SPI_CS    = PB_6,
PWM_OUT    = PB_3,
// Not connected
NC = (int)0xFFFFFFFF
} PinName;

可以看到LED1，LED2，LED3，LED4其实都是同一个管脚PA_5，所以使用任何一个名称均是对PA_5进行操作。

【二】Analog Input and Output

由于手头没有电位器(可变电阻器)调节输入电压，没有示波器观察输出波形，这部分就只有理论学习。

1. ADC: Analog ---> Digital

即：Voltage ---> Binary Output

对于输入电压范围0～3.3V, 12-bit的ADC，其精度为3.3/(2^12), 约0.8mV。那么最坏情况下的量化误差为0.4mV。采样频率：Nyquist

AnalogIn API:

AnalogIn(PinName pin);

//构造函数，指定作为模拟输入的pin口

float read();

//读取输入电压，返回0.0～1.0之间的float值，其中，0代表0V，1代表3.3V
unsigned short read_u16();

//返回unsigned short in the range [0x0, 0xFFFF]，范围在0到65535之间
例：
AnalogIn analog_value(A0);
float meas;
meas = analog_value;//等同于meas=analog_value.read();

2. DAC: Digital--->Analog

AnalogOut API:

AnalogOut(PinName pin);
void write(float value);

//写入 [0.0, 1.0] 范围之间的值，按照百分比设置输出电压，0.25对应输出电压值为0.25×3.3V

void write_u16(unsigned short value);//unsigned short in the range [0x0, 0xFFFF]

【三】Pulse width modulation(PWM)脉宽调制

1. 设置PWM周期period，决定PWM波形的频率。

2. 设置PWM波形的占空比duty-cycle，从而调平均电压。

duty_cycle=100% * (pulse on time) / (pulse period)

PWM API:

PwmOut(PinName pin);

//把管脚pin设成PwmOut输出管脚

void write(float value);

//设置输出 duty-cycle,范围在0到1之间，0表示在一个时钟周期内全部都是低电平，1表示全部都是高电平

float read();
void period(float seconds);

//设置PWM period，即时钟周期，单位秒
void period_ms(int ms);
void period_us(int us);
void pulsewidth(float seconds);

//设定PWM输出的脉宽，相当于设定PWM的输出值，假设时钟周期period是10ms，脉宽是5ms，那就相当于输出占空比（duty-cycle）为0.5，这里的单位是秒

void pulsewidth_ms(int ms);
void pulsewidth_us(int us);

请看下面的例子：

#include "mbed.h"

PwmOut PWM1(LED1); //创建PWM1对LED1端口调制

int main() {
PWM1.period(0.010);
// PWM period = 10 ms 即输出频率为100Hz pulse；

PWM1=0.5;

// duty cycle= 50%，相当于平均电压为3.3×0.5V（或者是理论上的LED1=0.5）；
}

【四】GPIO Interrupt

学过微机原理的同学都知道，可以通过查询和中断方式传送数据和处理事件。而查询方式传送数据占用CPU大量时间，所以中断方式判断引脚状态处理事件效率较高。GPIO中断是微处理器中断系统中最简单最常用的中断类型，它可以让用户在某个管脚状态发生特定的变化（边沿触发）时执行相应的代码。需要注意的是，并不是所有的GPIO管脚都具备中断处理能力。

GPIO Interrupt API:

InterruptIn(PinName pin);

//把pin管脚设成中断处理管脚

int read();

//读取管脚的当前状态

void rise(void (*fptr)(void));

//上升沿触发 InterruptFunction

void fall(void (*fptr)(void));

//下降沿触发InterruptFunction
void mode(PinMode pull);

//设置管脚模式，上升沿设置为 Pulldown, 下降沿 PullUp
__disable_irq()；//禁止所有可屏蔽中断；
__enable_irq()；//允许所有未屏蔽中断；
void NVIC_SetPriority(IRQn_Type IRQn, uint32_t priority)：
//设置中断的优先级，IRQn表示需要设置的中断号，后面表示优先级，数字越小表示优先级越高。

下面是实例：

#include "mbed.h"
Serial pc(USBTX,USBRX);
InterruptIn btn(USER_BUTTON);
Timer mytimer;
int falltime;
int risetime;
void fallfunc()
{
falltime=mytimer.read_us();
}
void risefunc()
{
risetime=mytimer.read_us();
pc.printf("You press button for %d us \n",risetime-falltime);
}
int main() {
mytimer.start();
btn.fall(&fallfunc);
//按键上升沿读取当前时间
btn.rise(&risefunc);
//下降沿再次读取当前时间并输出时间间隔
while (1);
}