工控主板EM9360的GPIO的各种使用方法--技术天地
工控主板EM9360的GPIO的各种使用方法
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&&&&&&& 英创公司的ARM9工控主板产品 EM9360是一款预装WinCE操作系统，以多种通讯接口、支持各种扩展为其技术特色。EM9360的板载的3路以太网接口、6路串口以及1路CAN接口，均带有标准的WinCE驱动程序，支持应用程序通过WinCE相应的API函数来操作各路网络接口。此外EM9360还与英创公司其他ARM9主板一样，带有精简ISA扩展总线以及12位通用GPIO，可参考英创网站的相关信息，而本文则主要介绍EM9360主板中12位GPIO的各种使用方法。&&&&&&& EM9360的12位通用数字IO的各种使用方法列表如下：数字IO高位地址时间同步外部中断RS485矩阵键盘GPIO0&PPS_IN#&&&GPIO1&PPS_OUT#&&&GPIO2&&IRQ2&&GPIO3&&IRQ3&&GPIO4ISA_SA5&&&4X4矩阵键盘GPIO5ISA_SA6&&&GPIO6ISA_SA7&&COM2_RST#GPIO7ISA_SA8&&COM3_RST#GPIO8ISA_SA9&&COM4_RST#GPIO9ISA_SA10&&COM5_RST#GPIO10ISA_SA11&&COM6_RST#GPIO11ISA_SA12&&COM7_RST#&通用GPIO& &&&&& EM9360上电后的各位IO均处于数字输入状态，通过相应的API函数（定义在em9360_isa_dio.h文件中）这12位GPIO可独立设置为输入或输出，输出电平也可独立设置。精简ISA总线的高位地址线& &&&&& 基本的精简ISA总线只包含低5为地址总线SA0 – SA4，对大多数IO类型的扩展，5位地址线已足够使用。为了支持存储器类型的扩展，EM9360提供对高位地址总线的支持，其中的SA5 – SA12与GPIO4 – GPIO11复用管脚。为了激活高位地址总线，应用程序需在程序初始化阶段，通用调用API函数& &&&&& int ISA_ReadUchar( int nSeg, UINT nOffset, UCHAR* pRdValue );&&&&&&& 进行一次“哑读”即可。具体需要激活的高位地址还可通过偏移量nOffset的输入值来选择，但至少需要激活SA5和SA6这2位地址总线。举例说明如下：&&&&&&& 1、激活SA5和SA6，而其他的还是保持为GPIO，则nOffset = 0x007F;&&&&&&& 2、激活SA5–SA7，而其他的还是保持为GPIO，则nOffset = 0x00FF;&&&&&&& 3、激活SA5–SA12，最大访问8KB空间，则nOffset = 0x1FFF;& &&&&& 在使用高位地址扩展时，需要注意以下事宜：&&&&&&& ·精简ISA总线有2个片选输出，其中CS1#只支持最大1KB的访问空间，而CS0#则可支持最大8KB的访问空间，所以通常用CS0#作为存储器单元的片选控制。&&& &&& ·若客户应用还需要访问更大空间，EM9360还可引出SA13 – SA15信号，使CS0#的访问空间达到64KB。精简ISA总线扩展的存储器单元一般只能用作数据存储，不能作为程序运行空间。&&&&& & ·激活的地址线应当是由小至大，连续地址空间。&时间同步功能&& &&&& EM9360支持时间同步功能，基本的使用方法是应用程序打开“PPS1:”设备驱动程序，此时GPIO0将自动转为同步脉冲输入PPS_IN#（低电平有效）。PPS驱动程序被PPS_IN#脉冲触发后，将立即发送时间同步事件，供上层应用线程做必要处理。根据用户设置，PPS驱动程序还可在GPIO1上输出同步脉冲PPS_OUT#（同样是低电平有效），以及自动对当前时间进行整秒调整。&更多的外部中断& &&&&& 基本的精简ISA总线只提供1条外部硬件中断输入IRQ1，上升沿有效。若客户应用需要扩展更多的通讯接口，如增加第二路CAN接口、增加8路串口等等，这时仅仅一条外部中断就不够了，需要更多的外部中断支持，GPIO2和GPIO3则可用于外部中断输入。事实上EM9360的驱动已可支持类似这样的扩展，感兴趣的客户可与英创公司联系了解进一步的使用方法。&作为RS485接口的RST#&&&&& GPIO6–GPIO11还可分别作为COM2 – COM7的RTS#控制信号，低电平有效。对RS485接口，若需要使用RTS方向控制方案，则在设置串口参数时，需要特别地把RTS控制段设置为RTS_CONTROL_TOGGLE，相关的代码如下所示：&&&&& DCB&&&&&&&&&&&& // 定义参数控制块&&&&& GetCommState( m_hSer, &dcb );&&&&&// 读取当前参数块&&&&& dcb.fRtsControl = RTS_CONTROL_TOGGLE；&&// 设置RTS方向控制&&&&& SetCommState(m_hSer, &dcb);&&&&&// 重设串口参数&&&&&&& 上述代码中m_hSer为打开串口文件“COMx:”的文件句柄。& &&&&& 在使用RS485通讯时，一般把RTS#有效（低电平）作为发送状态，RTS#无效（高电平）为接收状态。从发送状态切换回接收状态，作为方向控制信号的RTS#，可能会有最长1ms的延时，因此为了防止系统出现收发状态冲突的情况，RS485的波特率最好不超过9600bps。&矩阵键盘& &&&&& EM9360支持由GPIO驱动的4×4矩阵键盘，具体配置如下：虚拟键码GPIO5 - KIN0GPIO7 - KIN1GPIO8 - KIN2GPIO10 - KIN3GPIO4 - KOUT0VK_ESCAPEVK_0VK_DECIMALVK_BACKGPIO6 - KOUT1VK_CAPITALVK_1VK_2VK_3GPIO8 - KOUT2VK_SPACEVK_4VK_5VK_6GPIO10 - KOUT3VK_RETURNVK_7VK_8VK_9&& &&&&& EM9360已内置了基于GPIO的矩阵键盘驱动程序，加载方法是在应用程序中调用：&&&&&&& HANDLE& hDevice = NULL;&&&&&&& hDevice = ActivateDevice( TEXT('Drivers\\gpio_keypad'), 0);&&&& &&& 注意在应用程序退出时，应卸载该驱动程序，以避免矩阵键盘驱动程序被反复加载。&&&&&& & 我们会根据客户的应用需求，对EM9360的GPIO赋予更多的功能，但无论GPIO有多少功能，在面向具体应用时，每位GPIO只能选择一种应用。对此，客户在进行GPIO功能配置时需特别小心，避免在一个管脚选择多种功能，造成运行结果异常，长期处于这种异常状态还可能导致主板硬件损坏。&&&&&&& 已购买EM9360的客户，若需要使用本文所介绍的新增功能，如RS485 RTS#方向控制等，一般需要更新内核和SDK。可以把主板寄回由我们免费更新内核，并从英创公司网站上下载新的SDK，就可使用本文所介绍的全部功能了。
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官方公共微信I2C总线的通信过程(见图4-8)主要包含三个主要阶段：起始阶段、数据传输阶段和终止阶段。
1. 起始阶段
在I2C总线不工作的情况下，SDA(数据线)和SCL(时钟线)上的信号均为高电平。如果此时主机需要发起新的通信请求，那么需要首先通过SDA和SCL发出起始标志。当SCL为高电平时，SDA电平从高变低，这一变化表示完成了通信的起始条件。
在起始条件和数据通信之间，通常会有延时要求，具体的指标会在设备厂商的规格说明书中给出。
2. 数据传输阶段
I2C总线的数据通信是以字节(8位)作为基本单位在SDA上进行串行传输的。一个字节的传输需要9个时钟周期。其中，字节中每一位的传输都需要一个时钟周期，当新的SCL到来时，SCL为低电平，此时数据发送方根据当前传输的数据位控制SDA的电平信号。如果传输的数据位为"1"，就将SDA电平拉高；如果传输的数据位为"0"，就将SDA的电平拉低。当SDA上的数据准备好之后，SCL由低变高，此时数据接收方将会在下一次SCL信号变低之前完成数据的接收。当8位数据发送完成后，数据接收方需要一个时钟周期以使用SDA发送ACK信号，表明数据是否接收成功。当ACK信号为"0"时，说明接收成功；为"1"时，说明接收失败。每个字节的传输都是由高位(MSB)到低位(LSB)依次进行传输。
I2C总线协议中规定，数据通信的第一个字节必须由主机发出，内容为此次通信的目标设备地址和数据通信的方向(读/写)。在这个字节中，第1～7位为目标设备地址，第0位为通信方向，当第0位为"1"时表示读，即后续的数据由目标设备发出主机进行接收；当第0位为"0"时表示写，即后续的数据由主机发出目标设备进行接收。在数据通信过程中，总是由数据接收方发出ACK信号。
3. 终止阶段
当主机完成数据通信，并终止本次传输时会发出终止信号。当SCL 是高电平时，SDA电平由低变高，这个变化意味着传输终止。
下面给出了模拟I2C总线进行读写的伪代码，用以说明如何使用GPIO实现I2C通信：
#define SDA 254
//定义SDA所对应的GPIO接口编号
#define SCL 255
//定义SCL所对应的GPIO接口编号
#define OUTP 1
//表示GPIO接口方向为输出
#define INP 0
//表示GPIO接口方向为输入
/* I2C起始条件 */
int i2c_start()
//初始化GPIO口
set_gpio_direction(SDA, OUTP);
//设置SDA方向为输出
set_gpio_direction (SCL, OUTP);
//设置SCL方向为输出
set_gpio_value(SDA, 1);
//设置SDA为高电平
set_gpio_value(SCL, 1);
//设置SCL为高电平
//起始条件
set_gpio_value(SDA, 0);
//SCL为高电平时，SDA由高变低
/* I2C终止条件 */
void i2c_stop()
set_gpio_value(SCL, 1);
set_gpio_direction(SDA, OUTP);
set_gpio_value(SDA, 0);
set_gpio_value(SDA, 1);
//SCL高电平时，SDA由低变高
I2C读取ACK信号(写数据时使用)
返回值 ：0表示ACK信号有效；非0表示ACK信号无效
unsigned char i2c_read_ack()
unsigned char
set_gpio_direction(SDA, INP);
//设置SDA方向为输入
set_gpio_value(SCL,0);
// SCL变低
r = get_gpio_value(SDA);
//读取ACK信号
set_gpio_value(SCL,1);
// SCL变高
/* I2C发出ACK信号(读数据时使用) */
int i2c_send_ack()
set_gpio_direction(SDA, OUTP);
//设置SDA方向为输出
set_gpio_value(SCL,0);
// SCL变低
set_gpio_value(SDA, 0);
//发出ACK信号
set_gpio_value(SCL,1);
// SCL变高
/* I2C字节写 */
void i2c_write_byte(unsigned char b)
set_gpio_direction(SDA, OUTP);
//设置SDA方向为输出
for (i=7; i&=0; i--) {
set_gpio_value(SCL, 0);
// SCL变低
set_gpio_value(SDA, b & (1&&i));
//从高位到低位依次准备数据进行发送
set_gpio_value(SCL, 1);
// SCL变高
i2c_read_ack();
//检查目标设备的ACK信号
/* I2C字节读 */
unsigned char i2c_read_byte()
unsigned char r = 0;
set_gpio_direction(SDA, INP);
//设置SDA方向为输入
for (i=7; i&=0; i--) {
set_gpio_value(SCL, 0);
// SCL变低
r = (r &&1) | get_gpio_value(SDA);
//从高位到低位依次准备数据进行读取
set_gpio_value(SCL, 1);
// SCL变高
i2c_send_ack();
//向目标设备发送ACK信号
addr：目标设备地址
buf：读缓冲区
len：读入字节的长度
void i2c_read(unsigned char addr, unsigned char* buf, int len)
unsigned char
i2c_start();
//起始条件，开始数据通信
//发送地址和数据读写方向
t = (addr && 1) | 1;
//低位为1，表示读数据
i2c_write_byte(t);
//读入数据
for (i=0; i& i++)
buf[i] = i2c_read_byte();
i2c_stop();
//终止条件，结束数据通信
addr：目标设备地址
buf：写缓冲区
len：写入字节的长度
void i2c_write (unsigned char addr, unsigned char* buf, int len)
unsigned char
i2c_start();
//起始条件，开始数据通信
//发送地址和数据读写方向
t = (addr && 1) | 0;
//低位为0，表示写数据
i2c_write_byte(t);
//写入数据
for (i=0; i& i++)
i2c_write_byte(buf[i]);
i2c_stop();
//终止条件，结束数据通信
阅读(...) 评论() &}