简单实用IO输入输出框架

鱼鹰谈单片机 2021-05-07 00:00
  

来源:公众号【鱼鹰谈单片机】

作者:鱼鹰Osprey

ID   :emOsprey


在一个嵌入式系统中,可能存在许多输入或输出的IO口,输入有霍尔传感器、红外对管等,输出有LED、电源控制开关等。
如果说硬件可以一次成型,那么随便一份代码都可以完成IO的配置工作,但研发阶段的产品,硬件各种修改是难免的,每一次 IO 的修改,对于底层开发人员来说,可能都是一次挑战。
因为一旦有某一个 IO 配置错误,或者原来的配置没有修改正确(比如一个 IO 在原来的硬件适配中是输入,之后的硬件需要修改成输出),那么你很难查出来这是什么问题,因为这个时候不仅硬件修改了,软件也修改了,你需要先定位到底是软件问题还是硬件问题,所以一个好用的 IO 的配置框架就显得很有必要了。

有道友会说,不如使用 CubeMx 软件进行开发吧。

1、这个软件适用于 ST 单片机,以前还能用,现在,除非你家里有矿,不然谁用的起STM 32 ?基本上都国产化了(虽然有些单片机号称兼容,但到底还是有些差异的)。
2、 公司原本的代码就是使用标准库,只是因为 IO 的变化,你就需要把整个库换掉吗?时间上允许吗?你确定修改后不会出现大问题?
3、 国产化的芯片可没有所谓的标准库和HAL库供你选择,每一家都有各自的库,如果你的产品临时换方案怎么办?
4、HAL 效率问题。
今天鱼鹰介绍一个简单实用的框架,可用于快速 增加或修改 IO配置,甚至修改底层库。
假设有3个 LED 作为输出、3 个霍尔传感器作为输入:
输入配置代码:
#define GPIOx_Def           GPIO_TypeDef*#define GPIOMode_Def GPIOMode_TypeDef
typedef struct{ GPIOx_Def gpio; uint16_t msk; GPIOMode_Def pull_up_down; } bsp_input_pin_def;
#define _GPIO_PIN_INPUT(id, pull, gpiox, pinx) [id].gpio = (GPIOx_Def)gpiox, [id].msk = (1 << pinx), [id].pull_up_down = (GPIOMode_Def)pull#define GPIO_PIN_INPUT(id, pull, gpiox, pinx) _GPIO_PIN_INPUT(id, pull, gpiox, pinx)
#define bsp_pin_get_port(gpiox) ((uint16_t)((GPIO_TypeDef *)gpiox)->IDR)#define bsp_pin_get_value(variable,id) do{ bsp_pin_get_port(bsp_input_pin[id].gpio) & bsp_input_pin[id].msk ? variable |= (1 << id) : 0;} while(0)

#define BSP_GPIO_PUPD_NONE GPIO_Mode_IN_FLOATING#define BSP_GPIO_PUPD_PULLUP GPIO_Mode_IPU#define BSP_GPIO_PUPD_PULLDOWN GPIO_Mode_IPD

typedef enum{ PIN_INPUT_HALL_0 = 0, // 输入 IO 定义 PIN_INPUT_HALL_1, PIN_INPUT_HALL_2, PIN_INPUT_MAX}bsp_pin_input_id_def;
static const bsp_input_pin_def bsp_input_pin [PIN_INPUT_MAX] = { GPIO_PIN_INPUT(PIN_INPUT_HALL_0, BSP_GPIO_PUPD_NONE, GPIOA, 0), GPIO_PIN_INPUT(PIN_INPUT_HALL_1, BSP_GPIO_PUPD_NONE, GPIOB, 8), GPIO_PIN_INPUT(PIN_INPUT_HALL_2, BSP_GPIO_PUPD_NONE, GPIOE, 9), };
// 单个 IO 初始化函数 void bsp_pin_init_input(GPIOx_Def gpiox, uint32_t msk, GPIOMode_TypeDef pull_up_down){ uint32_t temp;
assert_param((msk & 0xffff0000) == 0 && gpiox != 0);
temp = ((uint32_t) gpiox - (uint32_t) GPIOA) / ( (uint32_t) GPIOB - (uint32_t) GPIOA);
/* enable the led clock */ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA << temp, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = (GPIOMode_Def)pull_up_down; GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = msk; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_Init((GPIO_TypeDef*)gpiox, &GPIO_InitStruct);}
// 所有 IO 初始化void gpio_input_init(){ bsp_input_pin_def *info;
info = (bsp_input_pin_def *)&bsp_input_pin;
for(int i = 0; i < sizeof(bsp_input_pin)/sizeof(bsp_input_pin[0]); i++) { bsp_pin_init_input(info->gpio, info->msk, info->pull_up_down); info++; } }

// 最多支持 32 个 IO 输入uint32_t bsp_input_all(void){ uint32_t temp = 0;
bsp_pin_get_value(temp, PIN_INPUT_HALL_0); bsp_pin_get_value(temp, PIN_INPUT_HALL_1); bsp_pin_get_value(temp, PIN_INPUT_HALL_2);
return temp;}

// 读取单个 IO 状态uint32_t bsp_input_level(bsp_pin_input_id_def id){ return (bsp_pin_get_port(bsp_input_pin[id].gpio) & bsp_input_pin[id].msk) ? 1 : 0;}
typedef enum{ HW_HAL_LEVEL_ACTIVE = 0, // 可直接修改为 0 或 1,另一个枚举值自动修改为相反值 HW_HAL_LEVEL_NO_ACTIVE = !HW_HAL_LEVEL_ACTIVE,}hw_input_hal_status_def;
typedef struct { hw_input_hal_status_def hal_level0; uint8_t hal_level1; uint8_t hal_level2;}bsp_input_status_def;

bsp_input_status_def bsp_input_status;
int main(void){ USRAT_Init(9600);//必须,进入调试模式后点击全速运行
gpio_input_init();
while(1) { uint32_t temp = bsp_input_all();
bsp_input_status.hal_level0 = (hw_input_hal_status_def)((temp >> PIN_INPUT_HALL_0) & 1); bsp_input_status.hal_level1 = ((temp >> PIN_INPUT_HALL_1) & 1); bsp_input_status.hal_level2 = ((temp >> PIN_INPUT_HALL_2) & 1); } }
调试的时候,我们可以很方便的查看每个 IO 的状态是怎样的,而不用管 0 或 1 到底代表什么意思:
输出配置代码:
#define GPIOx_Def GPIO_TypeDef*#define GPIOMode_Def GPIOMode_TypeDef
typedef struct{ GPIOx_Def gpio; uint32_t msk; uint32_t init_value; } bsp_output_pin_def;
#define _GPIO_PIN_OUT(id, gpiox, pinx, init) [id].gpio = gpiox, [id].msk = (1 << pinx), [id].init_value = init#define GPIO_PIN_OUT(id, gpiox, pinx, init) _GPIO_PIN_OUT(id, gpiox, pinx, init)
#define _bsp_pin_output_set(gpiox, pin) (gpiox)->BSRR = pin#define bsp_pin_output_set(gpiox, pin) _bsp_pin_output_set(gpiox, pin)
#define _bsp_pin_output_clr(gpiox, pin) (gpiox)->BRR = pin#define bsp_pin_output_clr(gpiox, pin) _bsp_pin_output_clr(gpiox, pin)
typedef enum{ PIN_OUTPUT_LED_G, PIN_OUTPUT_LED_R, PIN_OUTPUT_LED_B, PIN_OUTPUT_MAX}bsp_pin_output_id_def;
static const bsp_output_pin_def bsp_output_pin [PIN_OUTPUT_MAX] = { GPIO_PIN_OUT(PIN_OUTPUT_LED_G, GPIOA, 0, 0), GPIO_PIN_OUT(PIN_OUTPUT_LED_R, GPIOF, 15, 0), GPIO_PIN_OUT(PIN_OUTPUT_LED_B, GPIOD, 10, 0),};

void bsp_pin_init_output(GPIOx_Def gpiox, uint32_t msk, uint32_t init){ uint32_t temp;
assert_param((msk & 0xffff0000) == 0 && gpiox != 0);
temp = ((uint32_t) gpiox - (uint32_t) GPIOA) / ( (uint32_t) GPIOB - (uint32_t) GPIOA);
/* enable the led clock */ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA << temp, ENABLE);
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;
GPIO_InitStruct.GPIO_Mode = (GPIOMode_Def)GPIO_Mode_Out_PP; GPIO_InitStruct.GPIO_Pin = msk; GPIO_InitStruct.GPIO_Speed = GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_Init((GPIO_TypeDef*)gpiox, &GPIO_InitStruct);
if(init == 0) { bsp_pin_output_clr(gpiox, msk); } else { bsp_pin_output_set(gpiox, msk); }}
void bsp_output_init(){ bsp_output_pin_def *info;
info = (bsp_output_pin_def *)&bsp_output_pin; for(int i = 0; i < sizeof(bsp_output_pin)/sizeof(bsp_output_pin[0]); i++) { bsp_pin_init_output(info->gpio, info->msk, info->init_value); info++; }}
void bsp_output(bsp_pin_output_id_def id, uint32_t value){ assert_param(id < PIN_OUTPUT_MAX);
if(value == 0) { bsp_pin_output_clr(bsp_output_pin[id].gpio, bsp_output_pin[id].msk); } else { bsp_pin_output_set(bsp_output_pin[id].gpio, bsp_output_pin[id].msk); }}
int main(void){ USRAT_Init(9600);//必须,进入调试模式后点击全速运行
bsp_output_init();
while(1) { bsp_output(PIN_OUTPUT_LED_G, 1); bsp_output(PIN_OUTPUT_LED_B, 0); bsp_output(PIN_OUTPUT_LED_R, 1);    }                      }
这个框架有啥好处呢?
1、 自动完成 GPIO 的 时钟 初始化工作,也就是说你只需要修改引脚即可,不必关心时钟配置,但对于 特殊引脚(比如PB 3 ,还是得另外配置才行。
2、 应用和底层具体 IO 分离,这样一旦修改了 IO,应用代码不需要进行任何修改。
3、 增加或删减 IO 变得很简单,增加 IO时,首先加入对应枚举,然后就可以添加对应的 IO 了。删除 IO时,只要屏蔽对应枚举值和引脚即可。
4、 参数检查功能, IO 删除时,因为屏蔽了对应的枚举,所以编译时可以帮你发现问题,而增加 IO 时,它可以帮你在运行时检查该 IO是否进行配置了,可以防止因为失误导致的问题。
5、 更改库时可以很方便,只需要修改对应的宏即可,目前可以顺利在 GD 32 和 STM32 库进行快速更换。
6、 对于输入 IO 而言,可以方便的修改有效和无效状态,防止硬件修改有效电平。对于输出 IO 而言,可以设定初始 IO 电平状态。
7、 代码 简单高效 ,尽可能的复用代码,增加一个 IO 只需要很少的空间。
8、 缺点就是,只对同种配置的 IO 可以这样用。

好好看看,或许能学到不少技巧哦。
鱼鹰谈单片机 面向软件开发进阶读者,分享包括但不限于 C 语言、KEIL、STM32、51 等知识!
评论
  • 铁氧体芯片是一种基于铁氧体磁性材料制成的芯片,在通信、传感器、储能等领域有着广泛的应用。铁氧体磁性材料能够通过外加磁场调控其导电性质和反射性质,因此在信号处理和传感器技术方面有着独特的优势。以下是对半导体划片机在铁氧体划切领域应用的详细阐述: 一、半导体划片机的工作原理与特点半导体划片机是一种使用刀片或通过激光等方式高精度切割被加工物的装置,是半导体后道封测中晶圆切割和WLP切割环节的关键设备。它结合了水气电、空气静压高速主轴、精密机械传动、传感器及自动化控制等先进技术,具有高精度、高
    博捷芯划片机 2024-12-12 09:16 31浏览
  • 一、SAE J1939协议概述SAE J1939协议是由美国汽车工程师协会(SAE,Society of Automotive Engineers)定义的一种用于重型车辆和工业设备中的通信协议,主要应用于车辆和设备之间的实时数据交换。J1939基于CAN(Controller Area Network)总线技术,使用29bit的扩展标识符和扩展数据帧,CAN通信速率为250Kbps,用于车载电子控制单元(ECU)之间的通信和控制。小北同学在之前也对J1939协议做过扫盲科普【科普系列】SAE J
    北汇信息 2024-12-11 15:45 95浏览
  • 习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-11 17:58 32浏览
  • 天问Block和Mixly是两个不同的编程工具,分别在单片机开发和教育编程领域有各自的应用。以下是对它们的详细比较: 基本定义 天问Block:天问Block是一个基于区块链技术的数字身份验证和数据交换平台。它的目标是为用户提供一个安全、去中心化、可信任的数字身份验证和数据交换解决方案。 Mixly:Mixly是一款由北京师范大学教育学部创客教育实验室开发的图形化编程软件,旨在为初学者提供一个易于学习和使用的Arduino编程环境。 主要功能 天问Block:支持STC全系列8位单片机,32位
    丙丁先生 2024-12-11 13:15 51浏览
  • 首先在gitee上打个广告:ad5d2f3b647444a88b6f7f9555fd681f.mp4 · 丙丁先生/香河英茂工作室中国 - Gitee.com丙丁先生 (mr-bingding) - Gitee.com2024年对我来说是充满挑战和机遇的一年。在这一年里,我不仅进行了多个开发板的测评,还尝试了多种不同的项目和技术。今天,我想分享一下这一年的故事,希望能给大家带来一些启发和乐趣。 年初的时候,我开始对各种开发板进行测评。从STM32WBA55CG到瑞萨、平头哥和平海的开发板,我都
    丙丁先生 2024-12-11 20:14 28浏览
  • 习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-10 16:13 110浏览
  • 时源芯微——RE超标整机定位与解决详细流程一、 初步测量与问题确认使用专业的电磁辐射测量设备,对整机的辐射发射进行精确测量。确认是否存在RE超标问题,并记录超标频段和幅度。二、电缆检查与处理若存在信号电缆:步骤一:拔掉所有信号电缆,仅保留电源线,再次测量整机的辐射发射。若测量合格:判定问题出在信号电缆上,可能是电缆的共模电流导致。逐一连接信号电缆,每次连接后测量,定位具体哪根电缆或接口导致超标。对问题电缆进行处理,如加共模扼流圈、滤波器,或优化电缆布局和屏蔽。重新连接所有电缆,再次测量
    时源芯微 2024-12-11 17:11 93浏览
  • 我的一台很多年前人家不要了的九十年代SONY台式组合音响,接手时只有CD功能不行了,因为不需要,也就没修,只使用收音机、磁带机和外接信号功能就够了。最近五年在外地,就断电闲置,没使用了。今年9月回到家里,就一个劲儿地忙着收拾家当,忙了一个多月,太多事啦!修了电气,清理了闲置不用了的电器和电子,就是一个劲儿地扔扔扔!几十年的“工匠式”收留收藏,只能断舍离,拆解不过来的了。一天,忽然感觉室内有股臭味,用鼻子的嗅觉功能朝着臭味重的方向寻找,觉得应该就是这台组合音响?怎么会呢?这无机物的东西不会腐臭吧?
    自做自受 2024-12-10 16:34 146浏览
  • 近日,搭载紫光展锐W517芯片平台的INMO GO2由影目科技正式推出。作为全球首款专为商务场景设计的智能翻译眼镜,INMO GO2 以“快、准、稳”三大核心优势,突破传统翻译产品局限,为全球商务人士带来高效、自然、稳定的跨语言交流体验。 INMO GO2内置的W517芯片,是紫光展锐4G旗舰级智能穿戴平台,采用四核处理器,具有高性能、低功耗的优势,内置超微高集成技术,采用先进工艺,计算能力相比同档位竞品提升4倍,强大的性能提供更加多样化的应用场景。【视频见P盘链接】 依托“
    紫光展锐 2024-12-11 11:50 53浏览
  • 在智能化技术快速发展当下,图像数据的采集与处理逐渐成为自动驾驶、工业等领域的一项关键技术。高质量的图像数据采集与算法集成测试都是确保系统性能和可靠性的关键。随着技术的不断进步,对于图像数据的采集、处理和分析的需求日益增长,这不仅要求我们拥有高性能的相机硬件,还要求我们能够高效地集成和测试各种算法。我们探索了一种多源相机数据采集与算法集成测试方案,能够满足不同应用场景下对图像采集和算法测试的多样化需求,确保数据的准确性和算法的有效性。一、相机组成相机一般由镜头(Lens),图像传感器(Image
    康谋 2024-12-12 09:45 18浏览
  • 全球知名半导体制造商ROHM Co., Ltd.(以下简称“罗姆”)宣布与Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited(以下简称“台积公司”)就车载氮化镓功率器件的开发和量产事宜建立战略合作伙伴关系。通过该合作关系,双方将致力于将罗姆的氮化镓器件开发技术与台积公司业界先进的GaN-on-Silicon工艺技术优势结合起来,满足市场对高耐压和高频特性优异的功率元器件日益增长的需求。氮化镓功率器件目前主要被用于AC适配器和服务器电源等消费电子和
    电子资讯报 2024-12-10 17:09 91浏览
  • RK3506 是瑞芯微推出的MPU产品,芯片制程为22nm,定位于轻量级、低成本解决方案。该MPU具有低功耗、外设接口丰富、实时性高的特点,适合用多种工商业场景。本文将基于RK3506的设计特点,为大家分析其应用场景。RK3506核心板主要分为三个型号,各型号间的区别如下图:​图 1  RK3506核心板处理器型号场景1:显示HMIRK3506核心板显示接口支持RGB、MIPI、QSPI输出,且支持2D图形加速,轻松运行QT、LVGL等GUI,最快3S内开
    万象奥科 2024-12-11 15:42 78浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦