YTM32B1M SDK解析01 - GPIO引脚控制驱动-优快云博客

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1. 概述

GPIO（General Purpose Input/Output）是YTM32B1M微控制器最基础的外设之一，负责管理芯片的数字输入输出引脚。本文档详细解析YTM32B1M SDK中GPIO驱动的实现，包括文件组织、数据结构、API接口和应用方法。

2. 文件组织结构

2.1 头文件

pins_driver.h: GPIO驱动的主要头文件，定义了所有公共接口、数据结构和枚举类型
pins_gpio_hw_access.h: GPIO硬件访问层头文件（底层硬件操作）
pins_port_hw_access.h: 端口控制硬件访问层头文件（引脚复用控制）

2.2 源文件

pins_driver.c: GPIO驱动的主要实现文件，提供高层API接口
pins_gpio_hw_access.c: GPIO硬件访问层实现（底层寄存器操作）
pins_port_hw_access.c: 端口控制硬件访问层实现

2.3 架构层次

应用层
    ↓
pins_driver.h/c (高层API)
    ↓
pins_gpio_hw_access.h/c + pins_port_hw_access.h/c (硬件抽象层)
    ↓
寄存器定义 (YTM32B1ME0.h)
    ↓
硬件寄存器

3. 核心数据结构解析

3.1 基础类型定义

// GPIO通道类型 - 用于表示引脚编号
typedef uint32_t pins_channel_type_t;

// GPIO电平类型 - 用于表示引脚电平状态
typedef uint8_t pins_level_type_t;

3.2 引脚方向枚举

typedef enum
{
    GPIO_INPUT_DIRECTION = 0x0U,        // 输入方向
    GPIO_OUTPUT_DIRECTION = 0x1U,       // 输出方向  
    GPIO_UNSPECIFIED_DIRECTION = 0x2U   // 未指定方向
} pin_direction_t;

3.3 引脚复用选择枚举

typedef enum
{
    PCTRL_PIN_DISABLED = 0U,    // 引脚禁用（模拟功能）
    PCTRL_MUX_AS_GPIO = 1U,     // 配置为GPIO功能
    PCTRL_MUX_ALT2 = 2U,        // 复用功能2
    PCTRL_MUX_ALT3 = 3U,        // 复用功能3
    PCTRL_MUX_ALT4 = 4U,        // 复用功能4
    PCTRL_MUX_ALT5 = 5U,        // 复用功能5
    PCTRL_MUX_ALT6 = 6U,        // 复用功能6
    PCTRL_MUX_ALT7 = 7U,        // 复用功能7
    // 根据芯片特性可能支持更多复用选项
} port_mux_t;

3.4 中断配置枚举

typedef enum
{
    PCTRL_DMA_INT_DISABLED = 0x0U,  // 中断/DMA禁用
    PCTRL_DMA_RISING_EDGE = 0x1U,   // DMA上升沿触发
    PCTRL_DMA_FALLING_EDGE = 0x2U,  // DMA下降沿触发
    PCTRL_DMA_EITHER_EDGE = 0x3U,   // DMA双边沿触发
    PCTRL_INT_LOGIC_ZERO = 0x8U,    // 逻辑0中断
    PCTRL_INT_RISING_EDGE = 0x9U,   // 上升沿中断
    PCTRL_INT_FALLING_EDGE = 0xAU,  // 下降沿中断
    PCTRL_INT_EITHER_EDGE = 0xBU,   // 双边沿中断
    PCTRL_INT_LOGIC_ONE = 0xCU,     // 逻辑1中断
} gpio_interrupt_config_t;

3.5 引脚配置结构体

typedef struct
{
    PCTRL_Type *base;                    // 端口控制基地址
    uint32_t pinPortIdx;                 // 引脚索引号
    port_pull_config_t pullConfig;       // 内部上下拉配置
    port_slew_rate_t rateSelect;         // 转换速率选择
    bool passiveFilter;                  // 被动滤波器使能
    port_open_drain_t openDrain;         // 开漏输出配置
    port_drive_strength_t driveSelect;   // 驱动强度选择
    port_mux_t mux;                      // 引脚复用选择
    bool pinLock;                        // 引脚锁定
    gpio_interrupt_config_t intConfig;   // 中断配置
    bool clearIntFlag;                   // 清除中断标志
    bool digitalFilter;                  // 数字滤波器使能
    gpio_digital_filter_config_t filterConfig; // 数字滤波器配置
    GPIO_Type *gpioBase;                 // GPIO基地址
    pin_direction_t direction;           // 引脚方向
    pins_level_type_t initValue;         // 初始值
} pin_settings_config_t;

4. 数据结构关系图

pin_settings_config_t (引脚配置结构体)
├── PCTRL_Type *base (端口控制寄存器)
├── GPIO_Type *gpioBase (GPIO寄存器)
├── port_mux_t mux (复用选择)
├── pin_direction_t direction (方向配置)
├── gpio_interrupt_config_t intConfig (中断配置)
├── gpio_digital_filter_config_t filterConfig (滤波器配置)
└── 其他配置参数...

5. 核心API接口详解

5.1 初始化接口

status_t PINS_DRV_Init(uint32_t pinCount, const pin_settings_config_t config[]);

功能: 根据配置结构体数组初始化多个引脚参数:

pinCount: 要配置的引脚数量
config[]: 引脚配置结构体数组

返回值: STATUS_SUCCESS 表示成功

5.2 引脚方向控制

// 设置单个引脚方向
void PINS_DRV_SetPinDirection(GPIO_Type *const base, 
                              pins_channel_type_t pin,
                              pin_direction_t direction);

// 设置整个端口引脚方向
void PINS_DRV_SetPinsDirection(GPIO_Type *const base,
                               pins_channel_type_t pins);

// 获取端口引脚方向配置
pins_channel_type_t PINS_DRV_GetPinsDirection(const GPIO_Type *const base);

5.3 引脚输出控制

// 写单个引脚
void PINS_DRV_WritePin(GPIO_Type *const base,
                       pins_channel_type_t pin,
                       pins_level_type_t value);

// 写整个端口
void PINS_DRV_WritePins(GPIO_Type *const base,
                        pins_channel_type_t pins);

// 设置引脚为高电平
void PINS_DRV_SetPins(GPIO_Type *const base,
                      pins_channel_type_t pins);

// 清除引脚为低电平  
void PINS_DRV_ClearPins(GPIO_Type *const base,
                        pins_channel_type_t pins);

// 翻转引脚状态
void PINS_DRV_TogglePins(GPIO_Type *const base,
                         pins_channel_type_t pins);

5.4 引脚输入读取

// 读取端口输入状态
pins_channel_type_t PINS_DRV_ReadPins(const GPIO_Type *const base);

// 获取端口输出状态
pins_channel_type_t PINS_DRV_GetPinsOutput(const GPIO_Type *const base);

5.5 引脚复用配置

// 设置引脚复用模式
void PINS_DRV_SetMuxModeSel(PCTRL_Type *const base,
                            uint32_t pin,
                            port_mux_t mux);

5.6 中断配置

// 设置引脚中断配置
void PINS_DRV_SetPinIntSel(GPIO_Type *const base,
                           uint32_t pin,
                           gpio_interrupt_config_t intConfig);

// 获取引脚中断配置
gpio_interrupt_config_t PINS_DRV_GetPinIntSel(const GPIO_Type *const base,
                                              uint32_t pin);

// 清除单个引脚中断标志
void PINS_DRV_ClearPinIntFlagCmd(GPIO_Type *const base, uint32_t pin);

// 获取端口中断标志
uint32_t PINS_DRV_GetPortIntFlag(const GPIO_Type *const base);

// 清除端口中断标志
void PINS_DRV_ClearPortIntFlagCmd(GPIO_Type *const base);

6. 外设应用描述

6.1 基本GPIO应用

GPIO驱动主要用于：

数字输入: 读取按键、开关、传感器数字信号
数字输出: 控制LED、继电器、数字信号输出
中断输入: 检测外部事件，如按键按下、信号变化
引脚复用: 将GPIO引脚配置为其他外设功能

6.2 典型应用场景

LED控制

// 配置PA0为输出，控制LED
pin_settings_config_t ledConfig = {
    .base = PCTRL_A,
    .pinPortIdx = 0,
    .mux = PCTRL_MUX_AS_GPIO,
    .gpioBase = GPIOA,
    .direction = GPIO_OUTPUT_DIRECTION,
    .initValue = 0
};
PINS_DRV_Init(1, &ledConfig);

// 点亮LED
PINS_DRV_SetPins(GPIOA, 1 << 0);

按键检测

// 配置PB1为输入，检测按键
pin_settings_config_t keyConfig = {
    .base = PCTRL_B,
    .pinPortIdx = 1,
    .pullConfig = PCTRL_INTERNAL_PULL_UP_ENABLED,
    .mux = PCTRL_MUX_AS_GPIO,
    .gpioBase = GPIOB,
    .direction = GPIO_INPUT_DIRECTION
};
PINS_DRV_Init(1, &keyConfig);

// 读取按键状态
uint32_t keyState = PINS_DRV_ReadPins(GPIOB);
if (!(keyState & (1 << 1))) {
    // 按键被按下
}

中断检测

// 配置PC2为中断输入
pin_settings_config_t intConfig = {
    .base = PCTRL_C,
    .pinPortIdx = 2,
    .mux = PCTRL_MUX_AS_GPIO,
    .gpioBase = GPIOC,
    .direction = GPIO_INPUT_DIRECTION,
    .intConfig = PCTRL_INT_FALLING_EDGE,
    .clearIntFlag = true
};
PINS_DRV_Init(1, &intConfig);