基于亚博K210开发板——独立按键中断实验

开发板

亚博K210开发板

实验目的

主要实现K210 的独立按键以及中断的功能

实验准备

实验元件

板载的独立按键 BOOT、RGB 灯

元件特性

独立按键 BOOT 按下时 IO 口为低电平，松开为高电平

硬件连接

此K210开发板出厂默认已经焊接好BOOT按键和RGB灯。按键连接的引脚为IO16。RGB 灯 R 连接的是 IO6，G 连接的是 IO7, B 连接的是 IO8

SDK 中对应 API 功能

以plic.h头文件介绍
PLIC 可以将任一外部中断源单独分配到每个 CPU 的外部中断上。这提供了强大的灵活性，能适应不同的应用需求。PLIC 模块可以设置中断回调函数，当触发中断时，会自动运行中断回调函数，并且可以配置中断优先级。

bash 复制代码

• plic_init：PLIC 初始化外部中断。
• plic_irq_enable：使能外部中断。
• plic_irq_disable：禁用外部中断。
• plic_set_priority：设置中断优先级。
• plic_get_priority：获取中断优先级。
• plic_irq_register：注册外部中断函数。
• plic_irq_deregister：注销外部中断函数。

实验原理

BOOT 按键按下的时候会把电平拉低，松开的时候会把电平拉高，只需要检测BOOT 按键的 IO 口的电平，如果是按下则会产生下降沿，松开会产生上升沿，以此的方式来检测并触发系统的中断，然后控制 RGB 灯亮或者灭。

实验过程

首先根据上面的硬件连接引脚图，K210 的硬件引脚和软件功能使用的是FPIOA映射关系。这里要注意的是程序里操作的都是软件引脚，所以需要先把硬件引脚映射成软件 GPIO 功能，操作的时候直接操作软件 GPIO即可。

c 复制代码

// 硬件IO口，与原理图对应
#define PIN_RGB_R             (6)
#define PIN_RGB_G             (7)
#define PIN_RGB_B             (8)

#define PIN_KEY               (16)

/*****************************SOFTWARE-GPIO********************************/
// 软件GPIO口，与程序对应
#define RGB_R_GPIONUM          (0)
#define RGB_G_GPIONUM          (1)
#define RGB_B_GPIONUM          (2)

#define KEY_GPIONUM            (3)

/*****************************FUNC-GPIO************************************/
// GPIO口的功能，绑定到硬件IO口
#define FUNC_RGB_R             (FUNC_GPIOHS0 + RGB_R_GPIONUM)
#define FUNC_RGB_G             (FUNC_GPIOHS0 + RGB_G_GPIONUM)
#define FUNC_RGB_B             (FUNC_GPIOHS0 + RGB_B_GPIONUM)

#define FUNC_KEY               (FUNC_GPIOHS0 + KEY_GPIONUM)

c 复制代码

void hardware_init(void)
{
    // fpioa映射
    fpioa_set_function(PIN_RGB_R, FUNC_RGB_R);
    fpioa_set_function(PIN_RGB_G, FUNC_RGB_G);
    fpioa_set_function(PIN_RGB_B, FUNC_RGB_B);

    fpioa_set_function(PIN_KEY, FUNC_KEY);
}

第二部需要初始化外部中断服务，并且使能全局中断。如果没有这一步操作，系统的中断就不会运行，所以也不会调用中断回调函数。

c 复制代码

/* 外部中断初始化 */
plic_init();
/* 使能全局中断 */
sysctl_enable_irq();

在使用 RGB 灯前需要初始化，也就是把 RGB 灯的软件 GPIO 设置为输出模式

c 复制代码

void init_rgb(void)
{
    /* 设置RGB灯的GPIO模式为输出 */
    gpiohs_set_drive_mode(RGB_R_GPIONUM, GPIO_DM_OUTPUT);
    gpiohs_set_drive_mode(RGB_G_GPIONUM, GPIO_DM_OUTPUT);
    gpiohs_set_drive_mode(RGB_B_GPIONUM, GPIO_DM_OUTPUT);

    /* 关闭RGB灯 */
    rgb_all_off();
}

然后关闭 RGB 灯，同样是设置 RGB 灯的 GPIO 为高电平则可以让 RGB 灯熄灭

c 复制代码

void rgb_all_off(void)
{
    gpiohs_set_pin(RGB_R_GPIONUM, GPIO_PV_HIGH);
    gpiohs_set_pin(RGB_G_GPIONUM, GPIO_PV_HIGH);
    gpiohs_set_pin(RGB_B_GPIONUM, GPIO_PV_HIGH);
}

使用 BOOT 按键同样需要初始化，设置 BOOT 键为上拉输入模式，设置按键的 GPIO 电平触发模式为上升沿和下降沿，也可以设置单上升沿或单下降沿等，设置 BOOT 按键的中断回调函数为key_irq_cb，参数为 g_count, g_count 是一个全局 uint32_t 变量，功能是记录电平触发的次数。

c 复制代码

uint32_t g_count;
void init_key(void)
{
    /* 设置按键的GPIO模式为上拉输入 */
    gpiohs_set_drive_mode(KEY_GPIONUM, GPIO_DM_INPUT_PULL_UP);
    /* 设置按键的GPIO电平触发模式为上升沿和下降沿 */
    gpiohs_set_pin_edge(KEY_GPIONUM, GPIO_PE_BOTH);
    /* 设置按键GPIO口的中断回调 */
    gpiohs_irq_register(KEY_GPIONUM, 1, key_irq_cb, &g_count);
}

每次 BOOT 按下或者松开都会触发中断函数 key_irq_cb，在中断里先读取当前按键的状态，保存到 key_state 中，并且通过串口打印出当前按键的状态，这里只是为了调试才在中断中打印信息的，在后续的开发中不建议这样操作。由于 ctx 为 void 型指针，void 型指针表示不指定指针类型，所以我们需要新建一个 uint32_t 类型的指针 tmp 指向它，然后每次进中断 tmp 所指向的值自动加 1，也就是 g_count 的值加 1。最后是判断按键的状态，当按键为按下时，点亮红灯，当按键为松开时，闭红灯。

c 复制代码

int key_irq_cb(void* ctx)
{
    gpio_pin_value_t key_state = gpiohs_get_pin(KEY_GPIONUM);
    /* 这里只是为了测试才在中断回调打印数据，正常情况下是不建议这么做的。*/
    printf("IRQ The PIN is %d\n", key_state);

    uint32_t *tmp = (uint32_t *)(ctx);
    printf("count is %d\n", (*tmp)++);

    if (!key_state)
        gpiohs_set_pin(RGB_R_GPIONUM, GPIO_PV_LOW);
    else
        gpiohs_set_pin(RGB_R_GPIONUM, GPIO_PV_HIGH);
    return 0;
}

最后是一个 while(1)循环，这个是必须的，否则系统就会退出，不再运行。

c 复制代码

int main(void)
{
    // 硬件引脚初始化
    hardware_init();

    /* 外部中断初始化 */
    plic_init();
    /* 使能全局中断 */
    sysctl_enable_irq();

    // 初始化RGB灯
    init_rgb();

    // 初始化按键key
    init_key();
    
    while (1);
    return 0;
}

编译调试，烧录运行
进入自己项目 build目录，运行以下命令编译。

bash 复制代码

cmake .. -DPROJ=watchdog -G "MinGW Makefiles"
make

编译完成后，在 build 文件夹下会生成 watchdog.bin 文件。使用type-C 数据线连接电脑与 K210开发板，打开kflash，选择对应的设备，再将程序固件烧录到 K210 开发板上。

实验现象

烧录完成固件后，系统会弹出一个终端界面，如果没有弹出终端界面的可以打开串口助手显示调试内容。打开电脑的串口助手，选择对应的 K210 开发板对应的串口号，波特率设置为 115200，然后击打开串口助手。注意还需要设置一下串口助手的 DTR 和 RTS。在串口助手底部此时的 4.DTR 和 7.RTS 默认是红色的，点击 4.DTR 和 7.RTS，都设置为绿色，然后按一下 K210 开发板的复位键。
按下 BOOT 按键不松开，可以看到 RGB 亮红灯，并且串口助手上显示 IRQ The PIN is 0 count is 0，松开的时候会显示 IRQ The PIN is 1 count is 1，每次按下或松开 count 的值都自动加 1。

实验总结

BOOT 按键与 RGB 同样适用 GPIOHS 的函数，只是按键使用输入模式，RGB使用输出模式。
使用外部中断前需要先初始化 PLIC 以及使能全局中断服务。
在中断回调函数中可以传入一个参数，参数类型可以传入自己需要的类型。