《2023 DigiKey 汽车应用创意挑战赛》 PIN驱动适配

andeyqi

RT-thread 系统已经适配完成，我们的设计中涉及的CAN/软件模拟的I2C都依赖PIN驱动，我们按照RT-thread 的规范适配PIN 驱动。在RT-Thread中，PIN（引脚）驱动层主要负责对硬件引脚进行控制和管理。该层的设计旨在提供一种通用的、可移植的方式，使应用程序能够方便地与硬件引脚进行交互，而不需要关心底层硬件的具体细节。PIN 驱动提供了硬件抽象层，使得相同的应用程序代码可以在不同的硬件上运行。开发者在移植 RT-Thread 到新的硬件时，只需要实现相应的 PIN 驱动，而无需修改应用层的代码。右侧链接为官方文档对PIN驱动架构的详细描述（RT-thread PIN驱动介绍）。根据官方文档的介绍可以知道,RT-thread PIN 驱动框架通过如下几个接口和BSP芯片的GPIO对接，我们按照要求适配好这几个接口就完成了PIN 驱动框架和硬件的对接，接口如下：

函数	描述
rt_pin_get()	获取引脚编号
rt_pin_mode()	设置引脚模式
rt_pin_write()	设置引脚电平
rt_pin_read()	读取引脚电平
rt_pin_attach_irq()	绑定引脚中断回调函数
rt_pin_irq_enable()	使能引脚中断
rt_pin_detach_irq()	脱离引脚中断回调函数

• rt_pin_get() 接口适配
  

该接口通过传入pin 的name 获取pin 脚号，然后用户通过 pin number 完成GPIO 的输入、输出及中断控制。具体实现代码如下：

1. static rt_base_t s32kxxx_pin_get(const char * name)
   
2. {
   
3.     int pin = 0;
   
4.     int hw_port_num, hw_pin_num = 0;
   
5.     int i, name_len;
   
6. 
   
7.     name_len = strlen(name);
   
8. 
   
9.     if ((name_len < 4) || (name_len >= 6))
   
10.     {
    
11.         return -1;
    
12.     }
    
13. 
    
14.     if ((name[0] != 'P') || (name[2] != '.'))
    
15.     {
    
16.         return -1;
    
17.     }
    
18. 
    
19.     if ((name[1] >= 'A') && (name[1] <= 'E'))
    
20.     {
    
21.         hw_port_num = (int)(name[1] - 'A');
    
22.     }
    
23.     else
    
24.     {
    
25.         return -1;
    
26.     }
    
27. 
    
28.     for (i = 3; i < name_len; i++)
    
29.     {
    
30.         hw_pin_num *= 10;
    
31.         hw_pin_num += name[i] - '0';
    
32.     }
    
33. 
    
34.     pin = PIN_NUM(hw_port_num, hw_pin_num);
    
35. 
    
36.     return pin;
    
37. 
    
38. }
    

复制代码

使用的S32K146 芯片引脚是按照PTAx，我们对应成PA.x的形式，例如要获取PTA2 的pin number ,按照如下方式调用即可：

1. pin_number = rt_pin_get("PA.2");

复制代码

• rt_mode()接口适配
  

该接口使用rt_pin_get()接口返回的pin number 配置GPIO 的输入输出属性，及上下拉配置，在S32K146上适配代码如下：

1. /**
   
2.   * @brief  set pin mode
   
3.   * @param  pin, mode
   
4.   * @retval None
   
5.   */
   
6. static void s32kxxx_pin_mode(rt_device_t dev, rt_base_t pin, rt_uint8_t mode)
   
7. {
   
8.     const struct pin_index *index = NULL;
   
9. 
   
10.     index = get_pin(pin);
    
11.     if (index == NULL)
    
12.     {
    
13.         return;
    
14.     }
    
15. 
    
16.     PINS_DRV_SetMuxModeSel(index->port,index->pin,PORT_MUX_AS_GPIO);
    
17. 
    
18.     switch(mode)
    
19.     {
    
20.     case PIN_MODE_OUTPUT:
    
21.     case PIN_MODE_OUTPUT_OD:
    
22.         PINS_DRV_SetPinDirection(index->gpio,index->pin,GPIO_OUTPUT_DIRECTION);
    
23.         break;
    
24.     case PIN_MODE_INPUT:
    
25.         PINS_DRV_SetPullSel(index->port,index->pin,PORT_INTERNAL_PULL_NOT_ENABLED);
    
26.         PINS_DRV_SetPinDirection(index->gpio,index->pin,GPIO_INPUT_DIRECTION);
    
27.         break;
    
28.     case PIN_MODE_INPUT_PULLUP:
    
29.         PINS_DRV_SetPullSel(index->port,index->pin,PORT_INTERNAL_PULL_UP_ENABLED);
    
30.         PINS_DRV_SetPinDirection(index->gpio,index->pin,GPIO_INPUT_DIRECTION);
    
31.         break;
    
32.     case PIN_MODE_INPUT_PULLDOWN:
    
33.         PINS_DRV_SetPullSel(index->port,index->pin,PORT_INTERNAL_PULL_DOWN_ENABLED);
    
34.         PINS_DRV_SetPinDirection(index->gpio,index->pin,GPIO_INPUT_DIRECTION);
    
35.         break;
    
36.     default:
    
37.         break;
    
38.     }
    
39. }

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• rt_pin_write()接口适配：
  

该接口使用rt_pin_get()接口返回的pin number 配置GPIO 的输出高低电平设置适配代码如下：

1. 
   
2. /**
   
3.   * @brief  pin write
   
4.   * @param   pin, valuie
   
5.   * @retval None
   
6.   */
   
7. static void s32kxxx_pin_write(rt_device_t dev, rt_base_t pin, rt_uint8_t value)
   
8. {
   
9.     const struct pin_index *index = NULL;
   
10. 
    
11.     index = get_pin(pin);
    
12.     if (index == NULL)
    
13.     {
    
14.         return;
    
15.     }
    
16.     PINS_DRV_WritePin(index->gpio,index->pin,value);
    
17. }

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• rt_pin_read()接口适配
  

该接口使用rt_pin_get()接口返回的pin number 读取 GPIO 的输入引脚状态,设置适配代码如下：

1. <blockquote>/**

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• rt_irq_attach_irq 接口适配
  

该接口绑定rt_pin_get()接口返回的pin number 对应的中断回调函数,设置适配代码如下：

1. /**
   
2.   * @brief  pin irq attach
   
3.   * @param  device, pin, mode
   
4.   * @retval None
   
5.   */
   
6. static rt_err_t s32kxxx_pin_attach_irq(struct rt_device *device, rt_base_t pin,
   
7.                               rt_uint8_t mode, void (*hdr)(void *args), void *args)
   
8. {
   
9.     rt_base_t level;
   
10.     rt_int32_t hdr_index = -1;
    
11. 
    
12.     hdr_index = pin/32;
    
13.     if (hdr_index < 0 || hdr_index >= 5)
    
14.     {
    
15.         return -RT_EINVAL;
    
16.     }
    
17. 
    
18.     level = rt_hw_interrupt_disable();
    
19.     if (pin_irq_hdr_tab[hdr_index].pin == pin &&
    
20.         pin_irq_hdr_tab[hdr_index].hdr == hdr &&
    
21.         pin_irq_hdr_tab[hdr_index].mode == mode &&
    
22.         pin_irq_hdr_tab[hdr_index].args == args)
    
23.     {
    
24.         rt_hw_interrupt_enable(level);
    
25.         return RT_EOK;
    
26.     }
    
27.     if (pin_irq_hdr_tab[hdr_index].pin != -1)
    
28.     {
    
29.         rt_hw_interrupt_enable(level);
    
30.         return -RT_EFULL;
    
31.     }
    
32.     pin_irq_hdr_tab[hdr_index].pin = pin;
    
33.     pin_irq_hdr_tab[hdr_index].hdr = hdr;
    
34.     pin_irq_hdr_tab[hdr_index].mode = mode;
    
35.     pin_irq_hdr_tab[hdr_index].args = args;
    
36.     rt_hw_interrupt_enable(level);
    
37. 
    
38.     return RT_EOK;
    
39. }

复制代码

• rt_pin_detach_irq接口适配
  

该接口解除绑定rt_pin_get()接口返回的pin number 对应的中断回调函数,设置适配代码如下：

1. /**
   
2.   * @brief  pin irq detach
   
3.   * @param  device, pin
   
4.   * @retval None
   
5.   */
   
6. static rt_err_t s32kxxx_pin_detach_irq(struct rt_device *device, rt_base_t pin)
   
7. {
   
8.     rt_base_t level;
   
9.     rt_int32_t hdr_index = -1;
   
10. 
    
11.     hdr_index = pin/32;
    
12.     if (hdr_index < 0 || hdr_index >= 5)
    
13.     {
    
14.         return -RT_EINVAL;
    
15.     }
    
16. 
    
17.     level = rt_hw_interrupt_disable();
    
18.     if (pin_irq_hdr_tab[hdr_index].pin == -1)
    
19.     {
    
20.         rt_hw_interrupt_enable(level);
    
21.         return RT_EOK;
    
22.     }
    
23.     pin_irq_hdr_tab[hdr_index].pin = -1;
    
24.     pin_irq_hdr_tab[hdr_index].hdr = RT_NULL;
    
25.     pin_irq_hdr_tab[hdr_index].mode = 0;
    
26.     pin_irq_hdr_tab[hdr_index].args = RT_NULL;
    
27.     rt_hw_interrupt_enable(level);
    
28. 
    
29.     return RT_EOK;
    
30. }

复制代码

• rt_pin_irq_enable接口适配
  

该接口开启、关闭rt_pin_get()接口返回的pin number 对应的中断,设置适配代码如下：

1. /**
   
2.   * @brief  pin irq enable
   
3.   * @param  device, pin, enabled
   
4.   * @retval None
   
5.   */
   
6. static rt_err_t s32kxxx_pin_irq_enable(struct rt_device *device, rt_base_t pin, rt_uint8_t enabled)
   
7. {
   
8.     const struct pin_index *index;
   
9.     rt_base_t level;
   
10.     rt_int32_t hdr_index = -1;
    
11.     port_interrupt_config_t trigger_mode;
    
12. 
    
13.     index = get_pin(pin);
    
14.     if (index == RT_NULL)
    
15.     {
    
16.         return -RT_EINVAL;
    
17.     }
    
18. 
    
19.     if (enabled == PIN_IRQ_ENABLE)
    
20.     {
    
21.         hdr_index = pin/32;
    
22.         if (hdr_index < 0 || hdr_index >= 5)
    
23.         {
    
24.             return -RT_EINVAL;
    
25.         }
    
26. 
    
27.         level = rt_hw_interrupt_disable();
    
28.         if (pin_irq_hdr_tab[hdr_index].pin == -1)
    
29.         {
    
30.             rt_hw_interrupt_enable(level);
    
31.             return -RT_EINVAL;
    
32.         }
    
33.         switch (pin_irq_hdr_tab[hdr_index].mode)
    
34.         {
    
35.             case PIN_IRQ_MODE_RISING:
    
36.                 trigger_mode = PORT_INT_RISING_EDGE;
    
37.                 break;
    
38.             case PIN_IRQ_MODE_FALLING:
    
39.                 trigger_mode = PORT_INT_FALLING_EDGE;
    
40.                 break;
    
41.             case PIN_IRQ_MODE_RISING_FALLING:
    
42.                 trigger_mode = PORT_INT_EITHER_EDGE;
    
43.                 break;
    
44.             case PIN_IRQ_MODE_HIGH_LEVEL:
    
45.                 trigger_mode = PORT_INT_LOGIC_ONE;
    
46.                 break;
    
47.             case PIN_IRQ_MODE_LOW_LEVEL:
    
48.                 trigger_mode = PORT_INT_LOGIC_ZERO;
    
49.                 break;
    
50.             default:
    
51.                 rt_hw_interrupt_enable(level);
    
52.                 return -RT_EINVAL;
    
53.         }
    
54. 
    
55.         PINS_DRV_SetPinIntSel(index->port,index->pin,trigger_mode);
    
56. 
    
57.         INT_SYS_SetPriority(index->irq, 0);
    
58.         INT_SYS_EnableIRQ(index->irq);
    
59. 
    
60.         rt_hw_interrupt_enable(level);
    
61. 
    
62.     }
    
63.     else if (enabled == PIN_IRQ_DISABLE)
    
64.     {
    
65.         PINS_DRV_SetPinIntSel(index->port,index->pin,PORT_DMA_INT_DISABLED);
    
66.         INT_SYS_DisableIRQ(index->irq);
    
67.     }
    
68.     else
    
69.     {
    
70.         return -RT_EINVAL;
    
71.     }
    
72. 
    
73.     return RT_EOK;
    
74. }
    
75. 
    
76. const static struct rt_pin_ops s32kxxx_pin_ops =
    
77. {
    
78.     .pin_mode = s32kxxx_pin_mode,
    
79.     .pin_write = s32kxxx_pin_write,
    
80.     .pin_read = s32kxxx_pin_read,
    
81.     .pin_get = s32kxxx_pin_get,
    
82.     .pin_attach_irq = s32kxxx_pin_attach_irq,
    
83.     .pin_detach_irq= s32kxxx_pin_detach_irq,
    
84.     .pin_irq_enable = s32kxxx_pin_irq_enable,
    
85. };
    
86. 
    
87. 
    
88. int rt_hw_pin_init(void)
    
89. {
    
90.     int result;
    
91. 
    
92.     result = rt_device_pin_register("pin", &s32kxxx_pin_ops, RT_NULL);
    
93. 
    
94.     return result;
    
95. }
    
96. 
    
97. INIT_BOARD_EXPORT(rt_hw_pin_init);

复制代码

至此已经适配好了PIN驱动。我们可以在此基础行控制GPIO完成CAN 收发器GPIO 模拟的I2C 接口的控制。