RISC-V MCU应用教程之GPIO操作

这篇教程介绍了如何使用CH32V103 RISC-V MCU通过GPIO控制LED。主要内容包括GPIO简介、固件库函数介绍、硬件连接方法以及LED点亮的软件设计步骤。涉及的GPIO库函数如GPIO_Init、GPIO_SetBits等。

简介

CH32V103系列是以青稞V3A处理器为核心的32位通用MCU,该处理器是基于RISC-V开源指令集设计。片上集成了时钟安全机制、多级电源管理、通用DMA控制器。此系列具有1路USB2.0主机/设备接口、多通道12位ADC转换模块、多通道TouchKey、多组定时器、多路IIC/USART/SPI接口等丰富的外设资源。

本章通过点亮LED作为CH32V103系列MCU应用开发的第一个教程,其LED灯控制使用到GPIO外设的基本输出功能,本章将通过点亮LED对CH32V103的GPIO进行基本的学习了解。

1、GPIO简介及其库函数介绍

GPIO,全称为通用输入输出端口,其可与外部设备连接实现MCU与外部设备的通讯、控制、信号采集等功能。本教程即通过CH32V103的GPIO与LED连接,实现MCU对LED的输出控制。关于CH32V103 GPIO的具体介绍,可参考CH32V103应用手册和数据手册。

进行LED点亮程序编写之前,需对GPIO固件库进行了解。GPIO相关的函数和定义分布在固件库文件ch32v10x_gpio.c和头文件ch32v10x_gpio.h文件中,LED点亮程序需要调用GPIO固件库文件中某些函数,GPIO库函数相关函数如下:

1.1、void GPIO_DeInit(GPIO_TypeDef* GPIOx)

功  能:将GPIOx外围寄存器初始化为其默认重置值。

参  数:GPIOx用来选择GPIO外设,取值可为GPIOA-GPIOG。

1.2、void GPIO_AFIODeInit(void)

功  能:将复用功能(重映射,事件控制与EXTI设置)重设为默认值。通俗理解可认为此函数功能为初始化所有的复用功能。

参  数:无。

1.3、void GPIO_Init(GPIO_TypeDef* GPIOx, GPIO_InitTypeDef* GPIO_InitStruct)

使用Quartus软件设计RISC - V MCU模型机可以按照以下几个方面进行: ### 1. 环境准备 安装Quartus软件,同时需要有相关的FPGA开发板。确保开发板的型号与Quartus软件支持的型号相匹配。另外,还需要安装RISC - V的开发工具链,用于编译和调试RISC - V代码。 ### 2. 设计RISC - V内核 可以选择开源的RISC - V内核,如PicoRV32等。将内核的Verilog或VHDL代码导入到Quartus工程中。以下是一个简单的Verilog模块示例: ```verilog module simple_riscv_core ( input wire clk, input wire reset ); // 这里可以添加RISC - V内核的具体逻辑 // 例如寄存器堆、指令译码器等 endmodule ``` ### 3. 设计外设模块 RISC - V MCU需要一些外设模块,如UART、GPIO等。根据需求设计这些外设模块的Verilog或VHDL代码,并添加到Quartus工程中。以下是一个简单的UART发送模块示例: ```verilog module uart_tx ( input wire clk, input wire reset, input wire [7:0] data_in, input wire send, output reg tx ); // UART发送逻辑 // 状态机等实现 endmodule ``` ### 4. 连接内核和外设 在顶层模块中,将RISC - V内核和各个外设模块连接起来。确保信号的连接正确,例如时钟信号、复位信号、数据总线等。以下是一个简单的顶层模块示例: ```verilog module top_module ( input wire clk, input wire reset ); wire [7:0] data_to_uart; wire send_uart; simple_riscv_core core ( .clk(clk), .reset(reset) ); uart_tx uart ( .clk(clk), .reset(reset), .data_in(data_to_uart), .send(send_uart), .tx(tx) ); // 连接内核和外设的信号 endmodule ``` ### 5. 编译和综合 在Quartus软件中,对设计进行编译和综合。检查是否有语法错误和逻辑错误。如果有错误,根据错误信息进行修改。 ### 6. 布局布线 编译通过后,进行布局布线操作。Quartus会将设计映射到FPGA的具体资源上。 ### 7. 下载到FPGA 将布局布线后的设计下载到FPGA开发板上。观察开发板的运行情况,进行调试。 ### 8. 软件编程 使用RISC - V开发工具链编写应用程序,将程序编译成二进制文件,通过JTAG或其他方式下载到RISC - V MCU模型机中运行。
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