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[综合信息] 对GPIO操作如何避免入坑?

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白虎姐|  楼主 | 2021-10-9 10:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
在使用单片机时对GPIO操作是最基础的操作,即使这种操作如果不注意还是会掉到坑里去。例如:使用同一组GPIO端口中的两个引脚(PA00和PA01)做输出,PA00在主循环中改变输出状态,PA01通过中断方式改变输出状态。正常的情况应该是PA00只在主循环中改变输出状态,而PA01只会在中断发生时改变输出状态。但是,随着程序运行时间的加长或者在主循环中提高PA00输出的频率,会发现本应该在中断中完成状态改变的PA01,个别时候状态会不发生改变。而在中断服务程序中设置断点,进行debug发现中断可以正常进入,也能正常改变PA01的输出状态。要想分析造成这个情况的原因可以从官方提供的DDL库入手来分析。更多信息咨询请联系angel.qi:13827489351(微信与手机号码同步)
华大单片机M0+系列芯片在对GPIO端口输出电平操作时,DDL库提供了如下两种方法:
方法1:
  • <p><font face="微软雅黑" size="3">/*****************************************************************************
  • ** \brief GPIO IO输出值写入
  • **
  • ** \param [in]  enPort          IO Port口
  • ** \param [in]  enPin           IO Pin脚
  • ** \param [out] bVal            输出值
  • **
  • ** \retval en_result_t           Ok          设置成功
  • **                                         其他值    设置失败
  • ******************************************************************************/
  • en_result_t Gpio_WriteOutputIO(en_gpio_port_t enPort, en_gpio_pin_t enPin, boolean_t bVal)
  • {
  •     SetBit(((uint32_t)&M0P_GPIO->PAOUT + enPort), enPin, bVal);</font></p><p><font face="微软雅黑" size="3">    return Ok;
  • }</font></p>


方法2:
  • <p><font face="微软雅黑" size="3">/*******************************************************************************
  • ** \brief GPIO IO设置
  • **
  • ** \param [in]  enPort          IO Port口
  • ** \param [in]  enPin           IO Pin脚
  • **
  • ** \retval en_result_t           Ok        设置成功
  • **                                        其他值   设置失败
  • ******************************************************************************/
  • en_result_t Gpio_SetIO(en_gpio_port_t enPort, en_gpio_pin_t enPin)
  • {
  •     SetBit(((uint32_t)&M0P_GPIO->PABSET + enPort), enPin, TRUE);</font></p><p><font face="微软雅黑" size="3">    return Ok;
  • }</font></p><p><font face="微软雅黑" size="3">
  • </font></p><p><font face="微软雅黑" size="3">/******************************************************************************
  • ** \brief GPIO IO清零
  • **
  • ** \param [in]  enPort          IO Port口
  • ** \param [in]  enPin           IO Pin脚
  • **
  • ** \retval en_result_t           Ok        设置成功
  • **                                         其他值  设置失败
  • ******************************************************************************/
  • en_result_t Gpio_ClrIO(en_gpio_port_t enPort, en_gpio_pin_t enPin)
  • {
  •     SetBit(((uint32_t)&M0P_GPIO->PABCLR + enPort), enPin, TRUE);</font></p><p><font face="微软雅黑" size="3">    return Ok;
  • }</font></p>



方法1是对整个PxOUT寄存器进行的操作,查看用户手册关于此寄存器的说明如下图:
640?wx_fmt=png.jpg
当PxOUT寄存器对应位为1时,对应的引脚输出高电平,反之输出低电平。

方法2是通过置位寄存器引脚对应位的置1完成引脚输出高电平的操作,寄存器说明如下图:
640?wx_fmt=png.jpg
通过清零寄存器引脚对应位置1完成引脚输出低电平的操作,寄存器说明如下图:
640?wx_fmt=png.jpg
上述输出不正常的现象是因为使用了方法1进行的操作。在主循环中对PA00输出状态的改变通过PAOUT寄存器来完成,假如PORTA所有引脚都为低电平时,让PA00输出高电平,方法1的操作是把0X0001写入到PAOUT寄存器就可以实现。在ARM的汇编指令中要把0X0001写入到PAOUT必须借助于通用寄存器 (r0~r7)来实现。当CPU刚完成0X0001移入到通用寄存器时,中断发生,CPU会把通用寄存器保存起来,然后响应中断,在中断中PA01输出高电平PAOUT值为0X0002,之后退出中断。退出中断后,CPU会恢复中断之前通用寄存器的值(0X0001),再继续把通用寄存器的值存入到PAOUT。这时PAOUT的值是0X0001,只有PA00输出高电平,而PA01没有输出高电平。这种现象就是端口的竞争-冒险现象。
在使用芯片的时候不希望这竞争-冒险现象出现,通过方法2的操作完全可以避免此现象的出现。因为方法2是对寄存器的位进行操作,每次操作的时候只有对应的位进行置位或清零,其它位值为0的时候不影响输出的结果。
因此小编建议大家在开发的时候对GPIO端口输出操作时,使用方法2的方式来操作。

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曾家0762| | 2021-10-9 11:12 | 显示全部楼层
多谢楼主分享,学习了!

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weifeng90| | 2021-10-9 20:02 | 显示全部楼层
感谢楼主分享避坑经验

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GlenX| | 2021-10-10 08:25 | 显示全部楼层
够专业的专业!赞一个!

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若一凡| | 2021-10-19 13:57 | 显示全部楼层
,方法1的SetBit函数里用的不是 位或吗? PAOUT值为0X0002,之后退出中断,在位或上0x0001不是0x0003吗?

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chenqianqian| | 2021-10-19 18:31 | 显示全部楼层
感谢楼主分享,学习了。

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