zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS

简介:

  本次测试了zephyr的中断驱动方式(GPIOTE),在这可以去看zephyr的官方文档对zephyr的中断定义,连接如下,Interrupts — Zephyr Project Documentation (nordicsemi.com) ;版本可能不对应,但是原理是一致的,今天记录的就是其中的零延迟中断,就是减少中断时间,让来自外部的中断能快速响应,进入到我们的中断服务程序中进行快速执行(也就是ISR)。

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

 根据文档,就作者理解来如下,如有更好的理解可以进行指正,有些时候在执行某些线程时对时间有要求或者在临界区进行操作时,不能够被外部中断(ISQ)打断,可以禁止(中断服务程序)ISR的执行。通过IRQ禁止达到在处理某些线程时不会被打断,但是会让中断处理被延迟,但这时候又出现一个矛盾,有些中断是我想要及时处理的,那么我们需要不被屏蔽掉,就是这个中断是比前面列举的线程执行更重要的事,那么怎么办,可以直接使用零延迟中断进行定义,让这些中断直接得到响应,在零延迟中断中又分为两种:一是常规的ISR,二是直接的ISR(某些情况下比常规的更快),常规的ISR可能还是会被打断,导致一下开销产生,具体在zephyr中有4点列举:

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

 

如果某个任务完全不想要被打断,快速的执行,那么就可以使用直接ISR(direct ISR)。在作者看来正常情况下(没有其余中断打断的情况下),他们两的时间应该是一致的。具体可以点击上面链接,直接看官方描述。

本次使用的是在开发之前默认你已经配置好开发环境,如果是第一次开发,建议去安装下面给出官方环境参考文档,或者去比例比例观看环境搭建的学习视频(VS code),也可以参看我文章中的关于9160开机测试的文章。官方连接如下:开发你的第一个nRF Connect SDK(NCS)/Zephyr应用程序 – iini – 博客园 (cnblogs.com)

参考资料:

  nordic的官方讲解视频,可以在哔哩哔哩上搜索nordic半导体去看关于其中一个视频:zephyr的设备驱动程序模型,中断和电源管理视频,中文讲解( https://www.bilibili.com/video/BV1MU4y177Zhis_story_h5=false&p=1&share_from=ugc&share_medium=android&share_plat=android&share_session_id=c0145896-48dc-4bbf-b938f1f4b3a4644a&share_source=WEIXIN&share_tag=s_i×tamp=1668583626&unique_k=29oQkX4),或者直接参看zephyr的官方。

本次测试环境:VS code、NCS1.8

一、建立工程

建立一个zephyr的工程,如果你有NCS,并且已经安装好相关可以进行开发的环境,那么可以打开一个hello Word的工程进行添加,如果没可以zephyr的SDK,可以依据nordic官方NCS进行开发,它也有如STM32等芯片底层文件,因为nordic只是在zephyr的SDK中加入了自己的产品形成了NCS包,其余zephyr原本有的并没有删减,所以你可以在NCS中建立如STM32芯片的工程进行开发,且上层的驱动都是抽象的,只是对应余硬件的定义换成了具体的芯片定义,我们只用管APP开发,所以一套代码,可以建立成不同芯片的工程,并且在编译下载后依然可以运行,不止局限于nordic的开发。

1、zephyr工程建立

对于zephyr可以直接建立一个文件夹,然后再里面包含如下的几个文件就可以进行编译开发了,

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

1)、其中src中放置我们的.c文件(APP),便于管理;

2)、CMakeLists.txt是工程创建的直接根本文件,具体内容可以是如下:

#这是cmake的版本
cmake_minimum_required(VERSION 3.20.0)

#添加的库
find_package(Zephyr REQUIRED HINTS $ENV{ZEPHYR_BASE})

#建立的工程名字(本次为hello_world,可以改为GPIOTE等)
project(hello_world)

#添加.c文件,稍后在src中建立一个main.c
target_sources(app PRIVATE src/main.c)

3)、prj.conf为配置文件,很多时候还需要一个overlay文件,可以进行设备树驱动的更改,有一个默认的,如果需要定义更改,就用overlay文件进行实现

 由于本次我使用的是nordic的SDK,NCS,我可以在VS code上安装好相关插件然后直接镜像创建一个工程在其余文件中(根据自己选择,但是保证和NCS处于同一个磁盘中),如果不会请参看前面提到的教学文档与视频,在看后,你就可以理解为什么只是这几个文件就可以建立一个工程了。

因此我们根据NCS中的hello_word建立一个镜像工程,并把该工程的文件夹名字命令为gpiote,且工程也建立为gpiote,,然后建立一个可以跑在nrf5340的应用核的工程,如下,该工程主要功能是,通过串口打印出,hello world+板子信息。

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

 2、添加自定义.c文件

原本已经有一个.c文件了,该文件中主要就是串口打印信息,本次测试是需要测试中断,所以我们在定义一个名字为gpiote.c的文件,添加到我们工程,然后再进行代码编写,在src中加入一个gpiote.c文件,

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

然后把gpiote.c加入到工程,这就需要我们打开我们的CMakeLists.txt,添加如图所示代码:

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

 然后点击全编译,我们就可以看到我们的工程下加入了gpiote.c文件:

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

全编译如下:

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

 3、overlay文件加入

这里有一个隐藏的规则,如果你看了前面推荐的官网连接,那么应该知道,在工程目录下建立文件名和我们使用的板子一致时,可以不用在CMakeLists.txt中进行文件添加,编译器建立工程时可以识别这overlay文件,知道你要更改默认的devicetree定义,会把你加入进入,如果不知道请去看下前面给出的连接,那么zephyr第一那些板子呢,他们的名是什么,可以直接在vs code确看,就行是你建立工程时选择的板子名字:

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

由于我使用的是nrf5340,那么我就建立一个同名的overlay文件,最后我们工程目录如下,就看我框选部分,其余是建立hello_word镜像工程时产生的:

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

 

 二、设备树更改

这里注意的是我使用了1.8的NCS,如果你使用高版本的NCS如2.1,那么overlay文件会有一点便跟,你可以参考其余工程。

主要是添加一个中断口定义,我们在nrf5340dk_nrf5340_cpuapp.overlay中进行处理,在添加前我们来看一下设备树文件zephyr.dts,建立编译工程后,可以在如下目录找到它:

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

 可以看到已经有一个buttons的设备定义了,我想自己加一个自己的按键定义,作为中断触发源,我使用的是官方开发板,按键依然是那几个,但是我可以再定义一个,然后起一个其他名字,在overlay中添加如下代码:

/*参数加入devicetree的位置*/ 
/{
    /*其别名,这主要给test_button其一个别名,然后可以在APP中通过别名gpiote定位到我们定义的按键*/ 
    aliases {    
        gpiote = &test_button;        
    };
    /*在原有的buttons下定义一个测试IO口,并且定位为GPIO0的0x17脚,即P0.23,名字为test_gpiote*/ 
    buttons{
        test_button: test_button {        
            gpios = < &gpio0 0x17 0x11 >;
            label = "test_gpiote";
        };
    };
};

截图如下:

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

 编译后可以在zephyr.dts中看到本次定义:

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

 三、应用代码编写

1、常规方式:

在gpiote.c中的代码如下:

#include "device.h"
#include "irq.h"
#include <zephyr.h>
#include <sys/printk.h>
#include <sys/util.h>
#include <device.h>
#include <devicetree.h>
#include <drivers/gpio.h>
#include <nrfx.h>
#include <dk_buttons_and_leds.h>

#define PIN DT_GPIO_PIN(DT_ALIAS(gpiote), gpios)
/* 建立一个gpio引脚的类*/
struct gpio_pin {
    const char * const port;
    const uint8_t number;
};
/* 定义gpio_pin类型的变量,用于读取设备定义信息,这以数组的形式定义,
便于有多个按键时可以直接定义,ARRAY_SIZE用于计算大小*/
static const struct gpio_pin init_pin[] ={
    {DT_GPIO_LABEL(DT_ALIAS(gpiote), gpios),
     DT_GPIO_PIN(DT_ALIAS(gpiote), gpios)},
};
/* */
static const struct device * init_device[ARRAY_SIZE(init_pin)];
/* 回调的变量*/
static struct gpio_callback gpiote_cb;

/*回调函数*/
void gpio_init_handle(const struct device *port,
                    struct gpio_callback *cb,
                    gpio_port_pins_t pins)
{
 printk("run to gpiote test\n");

}
/*GPIOte程序*/
void gpiote_test(void)
{
    /*如果时有多个按键可以增加数组个数*/
    int err;
    uint32_t pin_mask = 0;

    // gpio_flags_t flags = (IS_ENABLED(CONFIG_DK_LIBRARY_INVERT_BUTTONS) ?
    //              GPIO_PULL_UP : GPIO_PULL_DOWN);
    /*获取设备*/
    init_device[0]=device_get_binding(init_pin[0].port);
    if (!init_device[0]) {
        printk("Cannot bind gpio device");
    }
    /*配置gpio口,输入上拉*/
    err = gpio_pin_configure(init_device[0], init_pin[0].number,
                            GPIO_INPUT | GPIO_PULL_UP);
    if (err) {
        printk("Cannot configure button gpio");
    }

    /*中断配置*/
    err = gpio_pin_interrupt_configure(init_device[0],
            init_pin[0].number, GPIO_INT_DISABLE);
    if (err) {
        printk("Cannot disable callbacks()");
    }
    pin_mask |= BIT(init_pin[0].number);
    /*回调设置*/

    pin_mask |= BIT(init_pin[0].number);
    /*回调设置*/
    gpio_init_callback(&gpiote_cb, gpio_init_handle, pin_mask);

    /*将刚刚绑定的结构添加到向量表中*/
    err = gpio_add_callback(init_device[0], &gpiote_cb);
    if (err) {
        printk("Cannot add callback");
    }
    /*将GPIO中断配置为下降沿触发,并启用它*/
    err = gpio_pin_interrupt_configure(init_device[0],
            init_pin[0].number, GPIO_INT_EDGE_FALLING);
    if (err) {
        printk("Cannot disable callbacks()");
    }
    printk("test start\n");

    while(1)
    {
    }
}

/*创建一个区别于main.c中的线程,用于初始haulgpiote功能 */
K_THREAD_DEFINE(gpiote_test_id,1024,gpiote_test,NULL,NULL,NULL,7,0,0);

在此程序的基础上,你可以定义多个按键并放入设备模型数组,虽然我本次测试只使用了一个按键,如果你添加的是多个按键,记得初始化时用for循环,把每一个设备都添加一下,我这只有一个设备说以只使用了数组的第0位的设备(也只有一个)。

结果:

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

 2、zephyr中的direct ISR(直接中断模式)

APP我们不用更改,只要把驱动中的IRQ_CONNECT();替换为IRQ_DIRECT_CONNECT();然后再加入zephy官方文档定义的代码:

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

 你可以在工程的如下地方找到这个文件,然后更改原始定义,改部分代码已经更改:

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

 可以直接替换代码:

#define CONFIG_direct_isr

#ifdef CONFIG_direct_isr
ISR_DIRECT_DECLARE(gpiote_event_handler_direct) { gpiote_event_handler(); ISR_DIRECT_PM(); /* PM done after servicing interrupt for best latency */
   return 1; /* We should check if scheduling decision should be made */
}
#endif
static int gpio_nrfx_init(const struct device *port)
{
    static bool gpio_initialized;

    if (!gpio_initialized) {
        gpio_initialized = true;
        #ifdef CONFIG_direct_isr
        IRQ_DIRECT_CONNECT(DT_IRQN(GPIOTE_NODE), DT_IRQ(GPIOTE_NODE, priority), gpiote_event_handler_direct, 0);

        #else
        IRQ_CONNECT(DT_IRQN(GPIOTE_NODE), DT_IRQ(GPIOTE_NODE, priority),
                gpiote_event_handler, NULL, 0);
        #endif
        irq_enable(DT_IRQN(GPIOTE_NODE));
        nrf_gpiote_int_enable(NRF_GPIOTE, NRF_GPIOTE_INT_PORT_MASK);
    }

    return 0;
}

编译下载即可:

四、中断向量表查看

在如下目录可以看到我们的中断服务程序入口:其中21753就是本次中断ISR的如果地址:

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

 在这个数组下还有中断向量表,可以自行查看:

《zephyr的GPIOTE驱动开发记录——基于nordic的NCS》

 

GPIO测试到此结束。如有错漏欢迎评论指正。

 

    原文作者:星辰_stars
    原文地址: https://www.cnblogs.com/HW-liu/p/16896552.html
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
点赞