1 队伍介绍

参赛队名：0 ERROR 队伍编号：CICC1957
这是本参赛队发表的第五篇帖子
本文介绍嵌入式开发

2 GPIO使用

调试 debug时不能按 mcu上面的 reset按了之后会从flash将程序下载进去将 ilm上面的程序清除

在调试时下载程序是从 ilm 上下载进去

volatile是一个特征修饰符（type specifier）.volatile的作用是作为指令关键字，确保本条指令不会因编译器的优化而省略，且要求每次直接读值。

volatile的变量是说这变量可能会被意想不到地改变，这样，编译器就不会去假设这个变量的

MCU是各个寄存器是存储器映射，访问每一个寄存器是访问每一个寄存器的地址来访问主要访问方法是基地址加偏移地址

嵌入式开发就是将是不断的操作寄存器的地址，然后对寄存器进行赋值来实现一系列功能

利用所写好的库函数来进行开发

定义了GPIO的结构体每一个结构体中的变量 uint32_t 32位

MCU 一共有 32个外接引脚，可以将每一个结构体中的变量理解为对应的寄存器每个寄存器32位对应 32个引脚配置寄存器来实现引脚的不同功能


typedef struct {  /*!< GPIO Structure */
    __IOM uint32_t INPUT_VAL;
    __IOM uint32_t INPUT_EN;
    __IOM uint32_t OUTPUT_EN;
    __IOM uint32_t OUTPUT_VAL;
    __IOM uint32_t PULLUP_EN;
    __IOM uint32_t DRIVE;
    __IOM uint32_t RISE_IE;
    __IOM uint32_t RISE_IP;
    __IOM uint32_t FALL_IE;
    __IOM uint32_t FALL_IP;
    __IOM uint32_t HIGH_IE;
    __IOM uint32_t HIGH_IP;
    __IOM uint32_t LOW_IE;
    __IOM uint32_t LOW_IP;
    __IOM uint32_t IOF_EN;
    __IOM uint32_t IOF_SEL;
    __IOM uint32_t OUTPUT_XOR;
} GPIO_TypeDef;

但是注意声明的这个结构体不是用来声明其余变量的而是用来进行地址存储的

#define GPIO_BASE (HBIRD_PERIPH_BASE + 0x12000)

#define GPIO ((GPIO_TypeDef *) GPIO_BASE)

定义GPIO为 GPIO_TypeDef 类型的指针

GPIO的地址就是 (HBIRD_PERIPH_BASE + 0x12000)

各个寄存器的地址：由于定义结构体中变量的顺序是按着各个寄存器地址偏移量从小到大的顺序依次排序的，也就是每一个变量的地址就对应着对应寄存器的地址


int32_t gpio_enable_output(GPIO_TypeDef *gpio, uint32_t mask)
{
    if (__RARELY(gpio == NULL)) {
        return -1;
    }
    gpio->OUTPUT_EN |= mask;
    gpio->INPUT_EN &= ~mask;
    return 0;
}

实际操作中导入到函数中的第一项不是自己声明的变量而是GPIO

mask导入的是第几位若mask是第5位二进制 10000

OUTPUT_EN | = mask；

mask是掩码，1<<15 指的是GPIO的第15位因为起始位为0 是引脚的对应值 1<<5 100000 PB5 0001 为pb1

OUTPUT_EN这个寄存器有1 为1 已经打开的输出使能不变并且新加上这个1 置1

INPUT_EN这个寄存器与上01111 即将第五位清零后面四位不变置0

第二种方法

直接对地址进行操作

#define _REG32(p, i) (*(volatile uint32_t *) ((p) + (i)))

#define GPIO_REG(offset) _REG32(GPIO_BASE, offset)

#define GPIO_INPUT_VAL      (0x00)
#define GPIO_INPUT_EN       (0x04)
#define GPIO_OUTPUT_EN      (0x08)
#define GPIO_OUTPUT_VAL     (0x0C)
#define GPIO_PULLUP_EN      (0x10)
#define GPIO_DRIVE          (0x14)
#define GPIO_RISE_IE        (0x18)
#define GPIO_RISE_IP        (0x1C)
#define GPIO_FALL_IE        (0x20)
#define GPIO_FALL_IP        (0x24)
#define GPIO_HIGH_IE        (0x28)
#define GPIO_HIGH_IP        (0x2C)
#define GPIO_LOW_IE         (0x30)
#define GPIO_LOW_IP         (0x34)
#define GPIO_IOF_EN         (0x38)
#define GPIO_IOF_SEL        (0x3C)
#define GPIO_OUTPUT_XOR     (0x40)

GPIO_REG(GPIO_INPUT_EN)

通过这个函数直接访问GPIO_INPUT_EN这个寄存器的地址

GPIO_INPUT_EN是定义的偏移量

x<< n

操作将x左移n位

x>>

将x右移n位

第一代板子的缺点第一代板子烧录MCU之后仅仅只是完成了芯片的引脚与外部引脚的连接，板子上面的外设没与连接到芯片的引脚上需要另外拉线进行连接，只有三个LED灯是连接上的

注意：1<<15 指的是GPIO的第15位因为起始位为0

运行GPIO之前需要选择工作模式 GPIO有两个工作模式 IOF与软件工作模式软件工作模式就是由人工配置寄存器通常用的方式 IOF工作模式下寄存器的信号来自于信号线

gpio_iof_config(GPIO_TypeDef *gpio, uint32_t mask, IOF_FUNC func);

IOF_SEL_GPIO = 0,

IOF_SEL_0 = 1,

IOF_SEL_1 = 2

3 中断

RISC-V中的中断包括软件中断，计时器中断，外部中断，调试中断（主要是前三个）

计时器中断与软件中断由clint控制 clint局部中断控制器

外部中断由plic模块控制 plic平台级别中断控制器

mie寄存器用于控制计时器中断外部中断软件中断单独的使能

mie寄存器中的MEIE控制外部中断MTIE控制计时器中断 MSIE控制软件中断使能

mip寄存器用于反映中断的标识位 MEIP外部中断的标识位，MTIP计时器中断的标识位，MSIP软件中断的标识位

中断源通过clint与plic 进行仲裁处理选出中断目标与e203核进行交互进而产生中断

（e203是单核单线程 hart为1）

外部中断 plic

中断产生需要先打开全局中断

__enable_irq();打开全局中断是CSR中的 mstatus寄存器下（32位）的MIE（只有一位）控制 1 全局中断打开 0全局中断关闭

__enable_ext_irq(); //Enable External IRQ Interrupts 打开外部中断使能 mie寄存器的外部中断域

PLIC的每一个中断源的寄存器是存放在一起的不是分别存储，中断源是以ID来区分，每一个中断源有自己的ID，见书74 页，区分于51单片机的中断优先级51的中断优先级是 1与0 相同之后按地址顺序来仲裁

中断方式的选择中断标识位看各个外设对应的寄存器

PLIC_EnableInterrupt(source); //PLIC的每一个中断源的外部使能寄存器？

/**
 * \brief  Register a specific plic interrupt and register the handler
 * \details
 * This function set priority and handler for plic interrupt
 * \param [in]  source      interrupt source
 * \param [in]  priority    interrupt priority
 * \param [in]  handler     interrupt handler, if NULL, handler will not be installed
 * \return       -1 means invalid input parameter. 0 means successful.
 * \remarks
 * - This function use to configure specific plic interrupt and register its interrupt handler and enable its interrupt.
 */
  __enable_irq();
int32_t PLIC_Register_IRQ(uint32_t source, uint8_t priority, void *handler)
{
    if ((source >= __PLIC_INTNUM)) {
        return -1;
    }

    /* set interrupt priority */
    PLIC_SetPriority(source, priority);
    if (handler != NULL) {
        /* register interrupt handler entry to external handlers */
        Interrupt_Register_ExtIRQ(source, (unsigned long)handler);
    }
    /* enable interrupt */
    PLIC_EnableInterrupt(source); //PLIC的每一个中断源的外部使能 
    __enable_ext_irq();  //Enable External IRQ Interrupts 打开外部中断使能  
    return 0;
}

外部中断函数

PLIC_Register_IRQ(uint32_t source, uint8_t priority, void *handler)

source是中断源输入为中断的ID 见书74 页 GPIO的中断为第几个引脚加8 定义如此

priority 为中断优先级 PLIC 可以支持 1024个中断源所以有1024个中断优先级但是板子只用到了53个中断源故中断源的优先级53 每一个中断源的优先级都对应一个寄存器 PLIC的寄存器只支持操作尺寸SIZE为32的读写访问

外部中断是从外部输入一个信号来产生中单

如从外部产生一个脉冲当有上升沿是就触发中断

中断的去除由软件进行去除将中断标识位清零

gpio_clear_interrupt(GPIO, SOC_BUTTON_1_GPIO_OFS, GPIO_INT_RISE);

SOC_BUTTON_1_GPIO_OFS, 选择引脚

GPIO_INT_RISE 选择中断触发类型

GPIO_INT_RISE = 0, 上升沿触发

GPIO_INT_FALL = 1, 下降沿触发

GPIO_INT_HIGH = 2, 高电平触发

GPIO_INT_LOW = 3 低电平触发

handler是中断处理函数

IP是中断等待标识位当IP为1时表示执行该中断当IP为0时表示该中断尚未执行具体看336页

对GPIO的配置

工作方式

gpio_iof_config(GPIO, SOC_LED_RED_GPIO_MASK , IOF_SEL_GPIO );

输入输出使能

gpio_enable_output(GPIO,SOC_LED_RED_GPIO_MASK );

gpio_enable_input(GPIO,SOC_BUTTON_1_GPIO_MASK);

中断触发方式

gpio_enable_interrupt(GPIO,SOC_BUTTON_1_GPIO_MASK,GPIO_INT_RISE);

当软件中断外部中断计时器中断同时发生

外部中断优先级最高

软件中断其次

计时器中断再次

软件中断与计时器中断 clint

软件中断与计时器中断相当于在核内部的中断中断源的ID与内部的异常在一起编码

/**
 * \brief  Register a riscv core interrupt and register the handler
 * \details
 * This function set interrupt handler for core interrupt
 * \param [in]  irqn        interrupt number
 * \param [in]  handler     interrupt handler, if NULL, handler will not be installed
 * \return       -1 means invalid input parameter. 0 means successful.
 * \remarks
 * - This function use to configure riscv core interrupt and register its interrupt handler and enable its interrupt.
 */
int32_t Core_Register_IRQ(uint32_t irqn, void *handler)
{
    if ((irqn > 10)) {
        return -1;
    }

    if (handler != NULL) {
        /* register interrupt handler entry to core handlers */
        Interrupt_Register_CoreIRQ(irqn, (unsigned long)handler);
    }
    switch (irqn) {
        case SysTimerSW_IRQn:
            __enable_sw_irq();
            break;
        case SysTimer_IRQn:
            __enable_timer_irq();
            break;
        default:
            break;
    }

    return 0;
}