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LPC800前生今世-第八章 引腳中斷和引腳組合邏輯 (Pin Interrupt & Pin Pattern)

恩智浦MCU加油站 ? 來源:恩智浦MCU加油站 ? 作者:恩智浦MCU加油站 ? 2023-12-14 16:20 ? 次閱讀

外部引腳可以觸發芯片內部的中斷,這是每一個通用MCU都具備的基本功能。

LPC800中,所有外部引腳都可以配置為產生中斷的觸發源。每個引腳不但可以獨立地觸發中斷,還可以和其它引腳的信號狀態進行組合,由軟件指定某種特定的組合觸發中斷。

前面幾章已經介紹了引腳的特性配置由IOCON模塊實現,開關矩陣則負責把引腳與片內外設對應起來。所有的數字信號,不管配置為輸入還是輸出,都可以被指定為引腳中斷和引腳組合邏輯的一個輸入選項。本章只介紹引腳中斷和引腳組合邏輯模塊,其它部分請參看對應章節。

下圖給出了引腳中斷和引腳組合邏輯模塊(圖中藍色部分)與其它部分的關系示意。

wKgZomV6u-iAa3NUAADr1FWPyRY865.png圖1.引腳中斷和引腳組合邏輯模塊與開關矩陣(SWM)和引腳配置模塊(IOCON)的關系示意圖

1.1.引腳中斷功能和使用任何引腳,只要它在開關矩陣或IOCON中被指定為數字引腳,不管是輸入還是輸出,這個引腳都可以被指定為引腳中斷和引腳組合邏輯的輸入端。

所有的LPC800產品,都允許有最多8個引腳作為引腳中斷和引腳組合邏輯的輸入端。在SYSCON中通過8個PINTSEL寄存器,指定哪個引腳可以作為引腳中斷的輸入,軟件只需把引腳編號寫入對應的PINTSEL寄存器即可。對于PIO1_n的引腳,引腳編號為(32 + n)。

例如:
      LPC_SYSCON->PINTSEL[0] = 20// 指定PIO0_20為引腳中斷0的輸入源
      LPC_SYSCON->PINTSEL[3] = 20// 指定PIO0_20為引腳中斷3的輸入源
      LPC_SYSCON->PINTSEL[6] = 33// 指定PIO1_1為引腳中斷6的輸入源

1.1.1 指定中斷觸發源和觸發方式

在LPC800中有8個引腳中斷向量,它們分別為PININT0_IRQ ~ PININT7_IRQ,每個PINTSEL寄存器指定的引腳對應一個中斷向量。以下10個寄存器用于控制中斷觸發源和觸發方式:wKgZomV6u-iASpZ7AADBbq0cru8425.png 表1.控制中斷觸發源和觸發方式的寄存器

下面這個表格是按照要求的觸發方式,標示出應該如何設置寄存器控制位。

wKgZomV6u-iAMLnVAAAe0vODBJU730.png 表2.觸發方式的配置

表2中可以看出,SIENR和CIENR都是只寫寄存器,一個用于設置IENR寄存器位,另一個用于清除IENR寄存器位;這兩個寄存器的目的是為了在修改IENR寄存器時的“讀-修改-寫”的操作,只需寫操作,即可改變所有需要設置的位或需要清除的位。

同樣,SIENF和CIENF也都是只寫寄存器,用于設置IENF寄存器位。

由于獨立的IENR和IENF寄存器,用戶可以配置同一個信號的上升沿和下降沿都產生中斷。在中斷處理中,可以通過讀出RISE和FALL寄存器判斷是哪個邊沿產生的中斷。在RISE和/或FALL寄存器中寫’1’可以清除中斷狀態,也可以在IST寄存器中寫’1’ 清除中斷狀態。

1.1.2 電平觸發方式的使用

因為通過軟件本身,在MCU內部不能清除電平觸發所產生的中斷,軟件必須執行某種操作,讓外部電路改變信號線上的電平,才能使MCU不再產生中斷,所以使用電平中斷時要小心處理。

可以通過在IST寄存器中寫’1’的方式,改變觸發的電平,從而間接地清除中斷狀態。例如當高電平觸發中斷后,在IST寄存器中寫’1’,控制器將變為有低電平時產生中斷,同時清除中斷狀態。

一般情況下,建議用邊沿觸發方式,通過軟件處理實現電平中斷的效果。對于高電平中斷的控制方式,改變位在上升沿中斷的中斷處理程序返回之前,檢測該信號線是否為高電平的方式實現相同的邏輯功能。同理,低電平中斷的控制方式,可以用下降沿中斷,再加上檢測低電平的方式實現相同邏輯功能。

1.2.引腳中斷的實用函數為了方便使用,這里呈現幾個實用函數,方便使用PINT功能。

1.2.1復位所有引腳中斷寄存器(PinInt_Reset)

PinInt_Reset()函數的功能就是清除所有未處理的引腳中斷標志,同時關閉所有的引腳中斷。

代碼片段1.復位所有引腳中斷函數
01  void PinInt_Reset()
02  {
03      LPC_PIN_INT->ISEL = 0;      // 邊沿觸發
04      LPC_PIN_INT->IENR = 0;      // 關閉上升沿或電平中斷
05      LPC_PIN_INT->IENF = 0;      // 關閉下降沿中斷
06      LPC_PIN_INT->RISE = 0xFF;   // 清除上升沿檢測標志
07      LPC_PIN_INT->FALL = 0xFF;   // 清除下降沿檢測標志
08  }

1.2.2使能引腳的中斷

共有4個函數分別使能引腳的中斷為上升沿觸發、下降沿觸發、高電平觸發和低電平觸發,這些函數的功能是按照給定的輸入參數,使能對應的引腳中斷,它的輸入參數是需要設置的引腳中斷的位域值。

輸入參數的第0位為’1’表示需要設置PININT0,輸入參數的第1位為’1’表示需要設置PININT1,依次類推直至第7位。

注意,不要把PININTn和引腳編號混淆,使用以下函數之前,需要指定PININTn和引腳的關系,由LPC_SYSCON->PINTSEL[0]定義,見1.1節。

下面分別是這4個函數的代碼:

代碼片段2.函數PinInt_Enable_Rising()
01  void PinInt_Enable_Rising(uint32_t pins_mask)
02  {
03      uint32_t Pint_mode;
04      Pint_mode = LPC_PIN_INT->ISEL;
05      if (Pint_mode & pins_mask) {
06          Pint_mode &= ~pins_mask;
07          LPC_PIN_INT->ISEL = Pint_mode;  // 邊沿觸發
08      }
09      LPC_PIN_INT->SIENR = pins_mask;     // 使能上升沿中斷
10  }

代碼片段3.函數PinInt_Enable_Falling()
01  void PinInt_Enable_Falling(uint32_t pins_mask)
02  {
03      uint32_t Pint_mode;
04      Pint_mode = LPC_PIN_INT->ISEL;
05      if (Pint_mode & pins_mask) {
06          Pint_mode &= ~pins_mask;
07          LPC_PIN_INT->ISEL = Pint_mode;  // 邊沿觸發
08      }
09      LPC_PIN_INT->SIENF = pins_mask;     // 使能下降沿中斷
10  }

代碼片段4.函數PinInt_Enable_High()

01  void PinInt_Enable_High(uint32_t pins_mask)
02  {
03      uint32_t Pint_mode;
04      Pint_mode = LPC_PIN_INT->ISEL;
05      if ((Pint_mode & pins_mask) != pins_mask) {
06          Pint_mode |= pins_mask; 
07          LPC_PIN_INT->ISEL = Pint_mode;  // 電平觸發
08      }
09      LPC_PIN_INT->SIENF = pins_mask;     // 使能高電平中斷
10  }

代碼片段5.函數PinInt_Enable_Low ()

01  void PinInt_Enable_Low(uint32_t pins_mask)
02  {
03      uint32_t Pint_mode;
04      Pint_mode = LPC_PIN_INT->ISEL;
05      if ((Pint_mode & pins_mask) != pins_mask) {
06          Pint_mode |= pins_mask;
07          LPC_PIN_INT->ISEL = Pint_mode;  // 電平觸發
08      }
09      LPC_PIN_INT->CIENF = pins_mask;     // 使能低電平中斷
10  }

1.2.3關閉對應的引腳中斷(PinInt_Disable)PinInt_Disable()函數的功能是按照給定的輸入參數,關閉對應的引腳中斷,它的輸入參數和上面那些函數的輸入參數意義一致,是需要設置的引腳中斷的位域值。

代碼片段6.函數PinInt_ Disable ()

01  void PinInt_Disable(uint32_t pins_mask)
02  {
03      uint32_t Pin_mask;
04      for (Pin_mask = 1; Pin_mask < 0x100; Pin_mask <<= 1) {
05          if ((pins_mask & Pin_mask) == 0)
06              continue;      // 對未指定的位,不做任何操作
07          if (LPC_PIN_INT->ISEL & Pin_mask) { // 電平中斷
08              LPC_PIN_INT->CIENR = Pin_mask;  // 關閉對應中斷
09          }
10          else {  // 邊沿觸發
11              LPC_PIN_INT->CIENR = Pin_mask;  // 關閉上升沿中斷
12              LPC_PIN_INT->CIENF = Pin_mask;  // 關閉下降沿中斷
13          }
14      }
15  }

1.2.4清除對應的引腳中斷標志(PinInt_Clear)

PinInt_Clear()函數的功能是按照給定的輸入參數,清除對應的引腳中斷標志,它的輸入參數和上面那些函數的輸入參數意義一致,是需要操作的引腳中斷標志位的位域值。

通常這個函數是在中斷處理函數中調用。

代碼片段7.函數PinInt_Clear()
01  void PinInt_Clear(uint32_t pins_mask)
02  {
03      uint32_t Pin_mask;
04      for (Pin_mask = 1; Pin_mask < 0x100; Pin_mask <<= 1) {
05          if ((pins_mask & Pin_mask) == 0)
06              continue; 
07          if (!(LPC_PIN_INT->ISEL & Pin_mask))
08              LPC_PIN_INT->IST = Pin_mask; 
09      }
10  }

1.3.引腳中斷的使用實例下面借用GPIO章的例程,略作修改演示引腳中斷的操作。

本例程也是使用LPC824-Lite開發板,循環執行下列操作:

■通過GPIO循環點亮板上的八個紅色LED

■分別點亮八個紅色LED,模擬一個小蟲爬行

設置USER(S4)、WAKEUP(S3)和ISP(S2)按鍵分別產生引腳中斷0~2(PINTSEL0/1/2),對應的中斷處理的意義如下:

A.按下USER鍵:循環體中跳過上述第2項操作,再按一次USER鍵恢復1-2循環。

B.按下WAKEUP鍵:循環體中跳過上述第1項操作,再按一次WAKEUP鍵恢復1-2循環。

C.按下ISP鍵:循環體中的操作速度變慢50%,再按一次ISP鍵恢復默認的速度。

D.如果上述2項操作都被跳過,則連續閃爍所有的LED燈。在例程中引入3個變量,分別向主循環傳遞3個按鍵的不同狀態:

wKgZomV6u-iATmn8AABR3WYCJck041.png

下面的PINT_Init()函數用于指定哪個按鍵,作為哪個中斷的觸發源,同時指定由按鍵的上升沿觸發中斷,最后使能對應的中斷并設置中斷優先級。

首先需要定義中斷的編號:wKgZomV6u-iAZQ4fAAA4R1L1pY0903.png

代碼片段8.引腳中斷初始化函數

01  void PINT_Init(void)
02  {
03      LPC_GPIO_PORT->DIRCLR0 = PIN_KEYS_MASK; 
04      
05      LPC_SYSCON->PINTSEL[INT_USERKEY] = PIN_USERKEY;
06      LPC_SYSCON->PINTSEL[INT_WAKEKEY] = PIN_WAKEKEY; 
07      LPC_SYSCON->PINTSEL[INT_ISPKEY] = PIN_ISPKEY;
08      
09      PinInt_Reset();
10      PinInt_Enable_Rising((1<
11                         | (1<
12                         | (1<
13      
14      NVIC_EnableIRQ(PININT0_IRQn); 
15      NVIC_EnableIRQ(PININT1_IRQn); 
16      NVIC_EnableIRQ(PININT2_IRQn);
17    
18      NVIC_SetPriority(PININT0_IRQn, 3);
19      NVIC_SetPriority(PININT1_IRQn, 3); 
20      NVIC_SetPriority(PININT2_IRQn, 3);
21  }

下面是本例程的主函數片斷,和中斷處理程序的代碼,略去了上面描述的2項操作的具體實現,讀者可以參考GPIO章節中的代碼。

代碼片段9.引腳中斷主函數片斷
01      PINT_Init();
02      skip_step1 = skip_step2 = 0; 
03      leds_speed = 100;
04      while (1) {
05          if (skip_step1 == 0) {
06              LPC_GPIO_PORT->SET0 = PIN_LEDS_MASK; // 熄滅所有燈
07  
08          }
09  
10          if (skip_step2 == 0) {
11              LPC_GPIO_PORT->SET0 = PIN_LEDS_MASK; // 熄滅所有燈
12  
13              }
14          }
15          
16          if (skip_step1 && skip_step2) {
17              LPC_GPIO_PORT->NOT0 = PIN_LEDS_MASK; // 翻轉所有燈
18              Wait1ms(leds_speed);
19          }
20      } // 結束while(1)循環

代碼片段10.引腳中斷的中斷處理函數
01  void PININT0_IRQHandler(void)
02  {
03      if (LPC_PIN_INT->RISE & (1<
04          skip_step1 = !skip_step1;
05      PinInt_Clear(1 << INT_USERKEY); 
06  }
07  
08  void PININT1_IRQHandler(void)
09  {
10      if (LPC_PIN_INT->RISE & (1<
11          skip_step2 = !skip_step2;
12      PinInt_Clear(1<
13  }
14  
15  void PININT2_IRQHandler(void)
16  {
17      if (LPC_PIN_INT->RISE & (1<
18          if (leds_speed == DEFAULT_SPEED) 
19              leds_speed = DEFAULT_SPEED + DEFAULT_SPEED/2; 
20          else
21              leds_speed = DEFAULT_SPEED;
22      PinInt_Clear(1<
23  }

上述三個中斷處理程序的最后一個語句,都是調用PinInt_Clear ()函數清除對應的中斷標志。這個清除標志的語句都是不受是否有上升沿中斷影響,即使進入該中斷處理函數時發生的事件不是上升沿,也會執行清除標志操作,這樣安排是為防止有遺漏的中斷,而造成反復進入中斷處理程序而死機。 1.4 模式匹配引擎功能和使用

式匹配引擎實現引腳的組合邏輯,組合邏輯結果可以通過狀態位由軟件檢測,也可以是引腳中斷的延伸,產生中斷請求,還可以向CPU核心發送事件信號和/或在某個引腳上輸出。

前面介紹的引腳中斷功能,每個中斷只能由來自某個單個引腳的狀態變化而產生;而通過模式匹配引擎,根據多個引腳的組合邏輯運算結果,可以產生對應的中斷。例如可以實現一個鍵盤,鍵盤的每個按鍵可以單獨產生中斷,用于判斷哪個鍵被按下,也可以使用組合邏輯功能,當某個特定的按鍵組合被按下,才能產生中斷,這樣可以更加方便地檢測諸如Ctrl-C、Ctrl-V這樣的組合功能。

1.4.1模式匹配引擎

一個邏輯運算表達式或布爾運算表達式,是由布爾變量經基本的”與”、”或”、”非”和”異或”等布爾運算構成。

下面是一些布爾運算表達式的例子:

例1. A*B + B*C + A*C

例2. D*C + A*B*C + A*D*E

例3. A + B*C*D + B*E*F + G*A*D

在LPC800的模式匹配引擎中,每個布爾變量與一個輸入引腳一一對應,最多允許有8個布爾變量參與運算,同時所有變量出現次數的總和不能多于8個。

LPC800的模式匹配引擎可以直接支持”與”、”或”、”非”運算,但不能原生支持”異或”運算,需要由軟件配置實現”異或”運算,如下:

A ^ B = A*/B + /A*B

在上述例1中總共有3個布爾變量:A、B和C,它們出現的次數總和為6次,可以由模式匹配引擎實現。例2有A~D共5個布爾變量,出現的總次數為8次,也可以由模式匹配引擎實現。但例3中有A~G共7個布爾變量,出現的總次數為10次,不能由模式匹配引擎實現。

1.4.2布爾項的實現

在模式匹配引擎中,布爾變量的每一次出現以一個布爾項來實現,在用戶手冊中“布爾項”以slice表示。

內部實現中,只有8個布爾項(slice),因此所有變量出現次數的總和不能多于8個。

對每一個布爾項,用戶可以按照輸入信號的不同變化,選擇多達8種不同的條件。這些條件分別是:

1.恒為“高”。這種情況與輸入信號無關,對應的布爾項始終為“高”。一般是按照應用邏輯,用于設置閑置的布爾項。

2.鎖存的上升沿。從輸入信號出現一個上升沿,到再次寫入模式匹配引擎的控制寄存器之前,對應的布爾項為“高”。在此期間不管輸入信號如何變化,對應的布爾項不再變化。寫入控制寄存器會清除這個布爾項為“低”。

3.鎖存的下降沿。從輸入信號出現一個下降沿,到再次寫入模式匹配引擎的控制寄存器之前,對應的布爾項為“高”。在此期間不管輸入信號如何變化,對應的布爾項不再變化。寫入控制寄存器會清除這個布爾項為“低”。

4.鎖存的邊沿。這是上面2個條件的結合,輸入信號的上升沿或下降沿,都會使對應的布爾項為“高”。同樣,寫入控制寄存器會清除這個布爾項為“低”。

5.高電平。當輸入信號為高電平時,對應的布爾項為“高”。注意這個條件沒有經過鎖存,即當輸入信號變低時,對應的布爾項也變為“低”。

6.低電平。當輸入信號為低電平時,對應的布爾項為“高”。注意這個條件沒有經過鎖存,即當輸入信號變高時,對應的布爾項也變為“低”。這個條件相當于布爾“非”運算。

7.恒為“低”。這種情況與輸入信號無關,對應的布爾項始終為“低”。一般是按照應用邏輯。用于設置閑置的布爾項。

8.實時的邊沿事件。當檢測到輸入信號的上升沿或下降沿時,對應的布爾項為“高”,在一個時鐘周期之后,對應的布爾項會自動變為“低”。下次再次檢測到上升沿或下降沿時,重復這個“高-低”的過程。這個條件與上面的2、3、4不同,沒有經過鎖存,只持續一個時鐘周期。

wKgZomV6u-iAXQpmAADzVzerm_A195.png? ? ? ? ? ? ? ? ?圖2.布爾項(slice)的構成邏輯

1.4.3 模式匹配引擎的實現

如果我們把8個布爾項按順序排列,在每兩個布爾項之間就可以指定“與”或“或”操作。下圖給出了布爾項與操作(符)之間的關系。

wKgZomV6u-mAXGnmAACOwxj1nwQ482.png? ? ? ? ? ? ? 圖3.布爾項與操作(符)直接的關系

參看1.4.1布爾表達式的例子,下面是把它們映射到內部布爾項的示意圖。

wKgZomV6u-mAeIWIAACbe35HhSI639.png? ? ? ? ? ? ? 圖4.布爾算式的內部實現示意圖1

wKgZomV6u-mADzvkAAClt-Yd0nk422.png? ? ? ? ? ? ? ??圖5.布爾算式的內部實現示意圖2

整個模式匹配引擎是由多級的“與-或”門的級聯實現,下圖是完整內部實現示意圖,有經驗的讀者可以參照用戶手冊加深理解。

wKgZomV6u-mAQCnpAAGwGH7c7FE174.png? ? ? ? ? ? ? ? ?圖6.模式匹配引擎完整示意圖

1.4.4引腳組合邏輯功能的配置

解釋完布爾項的概念和布爾項的選項,以及它們之間的運算關系,接下來看看與配置寄存器的對應關系。

共有三個寄存器用于設置模式匹配引擎:

▲PMCTRL:模式匹配引擎的控制位和結果狀態位。

wKgZomV6u-mAeSGYAACHlf_F2Ic425.png■ SEL_PMATCH?– 用于指定8個引腳中斷是來自于引腳中斷功能(見9.1節)還是來自模式匹配功能(見9.4節)。

■ENA_RXEV – 模式匹配結果為“真”時,用戶可以配置該位使能向CPU核心發送RXEV事件并在引腳GPIO_INT_BMAT產生輸出。
RXEV事件用于觸發WFE(Wait For Event: 等待事件)指令結束等待狀態。

■PMAT[7:0] – 這里每一位對應布爾組合(i)的輸出,見圖37。

▲PMSRC:指定每個布爾項使用哪個輸入引腳

wKgZomV6u-mAEDWoAABWRz0YK6U047.png■如果要指定PINTSEL[n]對應的引腳,作為布爾項i的輸入,只需要設置SRC(i)=n即可。

▲PMCFG:指定每個布爾項如何參與運算,同時指定結果輸出結點。

wKgZomV6u-qAWSbBAABlhrQ6mac907.png■CFG[7:0] – 每一個分量用于選擇對應布爾項與輸入信號的關系,見1.4.2描述的8種情況。

■Prod_Endpts[6:0] – 如果某一位為‘0’,表示對應的操作為‘與’,見圖3。某位為‘1’表示對應的操作為‘或’,并且需要輸出前面各個布爾項相與的結果到PMAT[i],和對應的中斷請求。
注意,不存在Prod_Endpts7。即使有這一位,它也會始終為‘1’。

1.4.5 模式匹配引擎的中斷

可以用模式匹配(引腳組合邏輯)的結果產生中斷,當PMATn為’1’時,如果使能了對應的PININTn中斷,則這些分項(見圖6中的綠色標注的信號),可以觸發中斷。這些中斷的觸發方式,在芯片內部固定設置為高電平觸發,不能由軟件配置。

既然是電平觸發,這個中斷不能由軟件清除,只要這個信號為高,中斷就會反復出現,直到該分項變為低。如果不希望反復進入中斷,可以嘗試使用“實時的邊沿事件”作為組合條件(見1.4.2的第8個選項)。

1.5.模式匹配引擎的設置在配置模式匹配引擎之前,建議用戶先按照自己的布爾表達式,填寫下面的表格。

■第一行PinInt的每個位置,填寫對應PININT0~7的引腳編號。未用位置不填。

■第二行SliceSrc的每個位置,填寫每個布爾項對應的PININTn編號n,取值范圍是0~7。

■第三行SliceCfg的每個位置,填寫如何配置每個布爾項,見1.4.2節,取值使用下述定義的常量:

wKgZomV6u-qAWBmcAAAZJdXp7Cg602.png

■第四行SliceEndp的每個位置,填寫’0’表示這個位置執行“與”運算并沒有結果輸出;填寫非’0’的值,表示這個位置執行“或”運算并輸出結果。芯片中沒有SliceEndp第7個位置對應的配置位,此處內容無效。

wKgZomV6u-qAVSdVAAAM9o21BKM277.png

此表格的目的是在寫代碼之前有一個完整的概念,這樣寫代碼時不會產生各個寄存器內容不匹配的問題。

下面再定義幾個宏,配合上述表格就可以很容易地實現對模式匹配引擎的設置。

首先參考1.4.4節的寄存器說明,定義一組移位操作的宏,每三位代碼為一組進行移位:

#define PMPOS0(src) (((src)&0x7)<<8)

#define PMPOS1(src) (((src)&0x7)<<11)

#define PMPOS2(src) (((src)&0x7)<<14)

#define PMPOS3(src) (((src)&0x7)<<17)

#define PMPOS4(src) (((src)&0x7)<<20)

#define PMPOS5(src) (((src)&0x7)<<23)

#define PMPOS6(src) (((src)&0x7)<<26)

#define PMPOS7(src) (((src)&0x7)<<29)

接下來是涉及PMCFG的低6位的另一組移位操作的宏:

#define PMep0(ep) (((ep)&0x1)<<0)

#define PMep1(ep) (((ep)&0x1)<<1)

#define PMep2(ep) (((ep)&0x1)<<2)

#define PMep3(ep) (((ep)&0x1)<<3)

#define PMep4(ep) (((ep)&0x1)<<4)

#define PMep5(ep) (((ep)&0x1)<<5)

#define PMep6(ep) (((ep)&0x1)<<6)

然后使用上述宏,定義SliceSrc如下,逐個填入上述表格第二行的所有內容,然后寫入PMSRC寄存器進行初始化:

wKgZomV6u-qAIgYXAAAXh9tBRV8371.png定義SliceCfg如下,逐個填入上述表格第三行的所有內容:wKgZomV6u-qAa7ENAAAXNdL9WFs885.png定義ProdEndp如下,逐個填入上述表格第四行的所有內容,再和SliceCfg宏的結果相’或’ ,寫入PMCFG寄存器進行初始化:wKgZomV6u-qAarReAAAUgvyLmX8999.png

下面再用實例說明初始化設置的過程。

1.6.模式匹配引擎的使用實例1.6.1異或的實現

假定有一個電梯控制器,它只有兩個按鈕,一個“向上”,一個“向下”,如果分別單獨按下任一個按鈕,電梯會按指定方向運行,如果兩個按鈕同時按下,則電梯不會運行。這就是“異或”操作邏輯。

下面的代碼用USERKEY和ISPKEY,分別代表“向上”和“向下”按鈕,用模式匹配引擎實現這個“異或”操作邏輯。

整個的布爾表達式是:

USERKEY * NOT(ISPKEY) + NOT(USERKEY) * ISPKEY

按照這個表達式填寫前述表格如下:

wKgZomV6u-qAKv-bAAA0sPEJsqM657.png照前面的介紹,解讀這個表格就很容易了:■第一行:USERKEY對應PININT0;ISPKEY對應PININT1。

■第二行:PININT0對應布爾項0、2;PININT1對應布爾項1、3。

■第三行:布爾項0、3的輸入為“高電平”有效;布爾項1、2的輸入為“低電平”有效。布爾項4~7的輸入恒為“低”,在最終結果中不產生影響。

■第四行:PMAT[1]得到布爾項0、1相與的結果;PMAT[3]得到布爾項2、3相與的結果。

下面的初始化代碼實現了上述表格的內容:

代碼片段11.“異或”模式匹配初始化函數
01  void PM_Init(void)
02  {
03      LPC_SYSCON->PINTSEL[0] = PIN_USERKEY; 
04      LPC_SYSCON->PINTSEL[1] = PIN_ISPKEY;
05  
06  #if !PM_POLLING
07      NVIC_EnableIRQ(PININT1_IRQn); 
08      NVIC_EnableIRQ(PININT3_IRQn); 
09    
10      NVIC_SetPriority(PININT1_IRQn, 3);
11      NVIC_SetPriority(PININT3_IRQn, 3); 
12  #endif  // PM_POLLING
13      
14      LPC_PIN_INT->PMSRC = SliceSrc(0, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0);
15      LPC_PIN_INT->PMCFG = SliceCfg(SLICE_DIRECT,
16                                    SLICE_NOT,
17                                    SLICE_DIRECT,
18                                    SLICE_NOT,
19                                    SLICE_CONST0, 
20                                    SLICE_CONST0, 
21                                    SLICE_CONST0,
22                                    SLICE_CONST0) | 
23                           ProdEndp(0, 1, 0, 1, 0, 0, 0); 
24      LPC_PIN_INT->PMCTRL = 0x03; 
25      
26      ConfigSWM(GPIO_INT_BMAT, PIN_LED0);
27  }

上述代碼段的14、15行是對模式匹配寄存器的初始化,這里用到了上一節定義的宏。

本例程有兩種操作模式:輪詢和中斷模式。在輪詢模式中,軟件循環地檢測PMCTRL寄存器的PMAT域,當檢測到布爾輸出項1或3為’1’時,分別點亮LED1或LED3,否則熄滅LED。下面的PM_Polling()函數會被主循環調用,執行循環檢測。

代碼片段12.循環檢測PMAT狀態函數
01  void PM_Polling(void)
02  {
03      uint32_t  PMAT = LPC_PIN_INT->PMCTRL>>24; 
04    
05      if (PMAT & (1<<1))
06          LPC_GPIO_PORT->CLR0 = 1<
07      else if (PMAT & (1<<3))
08          LPC_GPIO_PORT->CLR0 = 1<
09      else
10          LPC_GPIO_PORT->SET0 = 1<
11  }

在中斷模式下,需要安排兩個中斷處理程序PININT1_IRQHandler()和PININT3_IRQHandler(),分別接收布爾輸出項1和3的中斷。

代碼片段13.中斷處理函數

01  #if ! PM_POLLING
02  void PININT1_IRQHandler(void) 
03  {
04      LPC_GPIO_PORT->CLR0 = 1<
05  }
06  
07  void PININT3_IRQHandler(void)
08  {
09      LPC_GPIO_PORT->CLR0 = 1<
10  }
11  #endif  // PM_POLLING

最后是主函數。代碼片段14.模式匹配初始化函數

01  int main()
02  {
03      GPIO_Init();
04      
05      LPC_GPIO_PORT->DIRSET0 = PIN_LEDS_MASK;     // 設置LED對應的引腳為輸出
06      LPC_GPIO_PORT->SET0 = PIN_LEDS_MASK;        // 熄滅所有LED燈
07      
08      PINT_Init();  // 初始化引腳中斷模塊
09      PM_Init();    // 初始化模式匹配模塊,見代碼片段21
10        
11      while(1) {
12  #if PM_POLLING
13          PM_Polling();
14  #else
15          LPC_GPIO_PORT->SET0 = 1<
16  #endif
17          LPC_PIN_INT->RISE = 0xFF;
18          LPC_PIN_INT->FALL = 0xFF; 
19      }
20  }

中斷模式下,當沒有中斷時,主函數的第15行會不斷地熄滅LED。但當有某個按鈕按下時,由于模式匹配的中斷是電平中斷,一旦產生中斷的條件存在,代碼片段23的中斷處理函數就會不斷地被調用,CPU將不能執行主函數中的指令。這樣當僅按下一個按鈕時,使用者就會看見對應的LED常亮,直到松開按鈕。松開按鈕后,產生中斷的條件消失,CPU才能返回主函數,LED被熄滅。

在代碼片段21的模式匹配初始化函數的第26行,模式匹配的結果輸出信號GPIO_INT_BMAT被映射到對應LED0的引腳,通過LED0的狀態可以直觀地看到整個邏輯運算的結果。綜合起來會有如下效果:wKgZomV6u-qAYCCWAAARjscYv7Q970.png1.6.2三人表決器

三人表決器就是每人一個按鈕,任意兩人按下按鈕則表示表決通過。

本實例使用開發板上的三個按鍵USERKEY、WAKEKEY和ISPKEY。首先填寫初始化的表格:wKgZomV6u-qALH9nAAAx5Afjl4w682.png

所有的布爾項都使用“鎖存的上升沿”作為模式匹配的輸入。電路的配置是按下按鍵會把引腳短接到地,因此抬起按鍵的動作會產生上升沿,經過內部鎖存,可以保證不同按鍵的按下時間不同,但狀態不會丟失。

下面是這個三人表決器的初始化函數,可以看出這個函數內容基本和上面例子的函數一樣,只是代入的參數不同:

代碼片段15.“三人表決器”模式匹配初始化函數

01  void PM_Init(void)
02  {
03      LPC_SYSCON->PINTSEL[0] = PIN_USERKEY;
04      LPC_SYSCON->PINTSEL[1] = PIN_WAKEKEY;
05      LPC_SYSCON->PINTSEL[2] = PIN_ISPKEY;
06  
07  #if !PM_POLLING
08      NVIC_EnableIRQ(PININT1_IRQn); 
09      NVIC_EnableIRQ(PININT3_IRQn); 
10      NVIC_EnableIRQ(PININT5_IRQn);
11    
12      NVIC_SetPriority(PININT1_IRQn, 3);
13      NVIC_SetPriority(PININT3_IRQn, 3); 
14      NVIC_SetPriority(PININT5_IRQn, 3);
15  #endif  // PM_POLLING
16      
17      LPC_PIN_INT->PMSRC = SliceSrc(0, 1, 1, 2, 2, 0, 0, 0);
18      LPC_PIN_INT->PMCFG = SliceCfg(SLICE_RISE,
19                                    SLICE_RISE,
20                                    SLICE_RISE,
21                                    SLICE_RISE,
22                                    SLICE_RISE, 
23                                    SLICE_RISE, 
24                                    SLICE_CONST0,
25                                    SLICE_CONST0) | 
26                           ProdEndp(0, 1, 0, 1, 0, 1, 0); 
27      LPC_PIN_INT->PMCTRL = 0x03; 
29      
30      ConfigSWM(GPIO_INT_BMAT, PIN_LED0);
31  }

以下是主函數中的主循環部分。

代碼片段16.“三人表決器”主循環部分

01      while(1) {
02          TimeOut_Ctrl();
03  #if PM_POLLING
04          PM_Polling();
05  #else
06          LPC_GPIO_PORT->SET0 = 1<
07  #endif
08      }

在主循環下,同樣有中斷模式和輪詢模式的區分。操作和前面的“異或”例程一致。

特殊的是,這個例程設置了一個超時處理,能夠定期地清除投票狀態。

代碼片段17.“三人表決器”的超時處理
01  void TimeOut_Ctrl()
02  {
03      if (uwTick > 10) { 
04          LPC_GPIO_PORT->NOT0 = 1<
05          uwTick = 0;
06              
07          LPC_PIN_INT->PMCTRL = 0x00; 
08          LPC_PIN_INT->PMCTRL = 0x03;
09      }
10  }

代碼片段18.“三人表決器”中斷模式的中斷處理

01  void PININT1_IRQHandler(void)
02  {
03      LPC_GPIO_PORT->CLR0 = 1<
04      TimeOut_Ctrl();
05  }

以下是這個例程演示的效果:

wKgZomV6u-uAez6VAABPb90G64g848.png

表中的“投”表示按鍵被按下并被釋放。如果只按下按鍵,而保持按下而不釋放,模式匹配模塊不會判斷它為按下狀態,這種情況可以理解為,投票者還在猶豫。

當LED0亮時表示不夠兩個人以上投票,投票沒有通過;LED0熄滅表示投票通過。

在使用這個例程的中斷模式時,由于各個中斷的優先級一致,同時由于電平中斷的緣故,如果一旦進入了某個中斷,有可能另一個布爾項的中斷不能被響應,結果LED1/3/5中有些時候不能被同時點亮。這種現象,不會出現在輪詢模式下。讀者由此可以體會到輪詢與中斷的區別。


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原文標題:LPC800前生今世-第八章 引腳中斷和引腳組合邏輯 (Pin Interrupt & Pin Pattern)

文章出處:【微信號:NXP_SMART_HARDWARE,微信公眾號:恩智浦MCU加油站】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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