技術天地

用GPIO實現多路外部中斷及脈沖計數作者:黃志超    發布時間:2019-4-23    被閱覽數:

  英創工控主板都給用戶提供了豐富的GPIO資源,在ESMARC系列的板卡上配置了32位GPIO,GPIO(General-purpose input/output)即通用輸入輸出,在實際使用中有多種用途,而作為外部中斷輸入便是較常用的功能,通過對外部輸入中斷的響應,可以滿足多種應用需求,脈沖計數就是一種典型的應用。英創主板已經給用戶提供了兩路中斷功能,是采用異步IO的方式,電平上升沿觸發中斷,通過信號量SIGIO通知應用程序,關于詳細的資料可以參考網站:《ESM335x外部中斷輸入應用》。


  為了讓用戶能夠使用到更多外部輸入中斷,英創公司進一步在驅動中增加了相應的功能和接口,利用IO多路復用的技術讓所有GPIO都能夠作為外部中斷輸入,通過程序設置使能,一旦管腳電平發生變化,內核就會通知應用程序,這時使用select或者poll函數就可以接收到內核發出的消息。通過這種方式,用戶可以將主板的32位GPIO全部作為外部中斷輸入,而原來提供的采用異步IO方式的兩路中斷我們原則上就不再做更新和維護,建議客戶使用我們最新提供的方法。下面就以兩路GPIO的脈沖計數功能為例,介紹如何通過select或者poll函數實現外部中斷響應。


  首先要啟用中斷輸入功能,這一步需要調用英創公司提供的設置GPIO為輸入狀態的API函數來實現。也就是在程序中調用一次函數,設置GPIO為輸入狀態,就能把對應的GPIO管腳設置為外部中斷輸入功能,如設置GPIO0和GPIO23為中斷輸入,代碼如下:

  int GPIO_OutDisable(fd, GPIO0 | GPIO23)


  當設置完成后,GPIO作為輸入狀態,同時會監測外部輸入電平變化,并通過內核驅動通知應用層。應用程序使用select或者poll函數來監聽GPIO的句柄的讀事件就能夠獲取到通知,用戶可以通過多線程的方式來實現,通過select函數實現代碼如下:




while( 1 )

  {

    //設置讀事件

    FD_ZERO(&fdRead);

    FD_SET(fd,&fdRead);

 

    //設置超時時間

  aTime.tv_sec = 0;

  aTime.tv_usec = 20000;

 

  ret = select(fd+1,&fdRead,NULL,NULL,&aTime);

 

              if (ret < 0 )

              {

                     printf("error!\n");

                     break;

              }

 

              if (ret > 0)

              {

                     //判斷是否讀事件

                     if (FD_ISSET(fd,&fdRead))

                     {

                            dwPinState = GPIO0 | GPIO23;

                            rc = GPIO_PinState(fds.fd, &dwPinState);

                            if(rc< 0)

                            {

                                   printf("GPIO_PinState::failed %d\n", rc);

                                   returnrc;

                            }

 

//根據上升沿對脈沖計數

                            if(dwPinState& GPIO0)

                                   pulse1_num++;

                            if(dwPinState& GPIO23)

                                   pulse2_num++;

 

//計數到500就退出

                            if(pulse1_num == 500 && pulse2_num == 500)

                            {

                                   printf("the pules number is 500\n");

                                   break;

                            }

                     }

             }

      }

     close(fd);

      return 0;


  使用poll函數也是類似的,同樣的需要先使能GPIO的外部中斷輸入功能,即調用一次設置GPIO為輸入狀態的函數,然后使用poll函數來監聽GPIO的句柄的讀事件就能夠獲取到通知,具體代碼如下:




while(1)

       {

              structpollfdfds;

              int timeout;

 

//設置監聽句柄

              fds.fd = fd;

//設置讀事件

              fds.events = POLLIN;

//設置超時時間

              timeout = 20000;

 

              ret = poll(&fds, 1, timeout);

              if (ret < 0 )

              {

                     printf("error!\n");

                     break;

              }

 

              if (ret > 0)

              {

                     //判斷是否讀事件

                     if (fds.revents == POLLIN)

                     {

                            dwPinState = GPIO0 | GPIO23;

                            rc = GPIO_PinState(fds.fd, &dwPinState);

                            if(rc< 0)

                            {

                                   printf("GPIO_PinState::failed %d\n", rc);

                                   returnrc;

                            }

 

//根據上升沿對脈沖計數

                            if(dwPinState& GPIO0)

                                   pulse1_num++;

                            if(dwPinState& GPIO23)

                                   pulse2_num++;

 

//計數到500就退出

                            if(pulse1_num == 500 && pulse2_num == 500)

                            {

                                   printf("the pules number is 500\n");

                                   break;

                            }

                     }

              }

      }

     close(fd);

      return 0;


  當輸入電平發生變化,select和poll函數偵測到讀事件,就可以進行相應的操作,示例代碼通過判斷上升沿來計數脈沖數,經過測試,上述代碼能對兩路2KHz的脈沖實現可靠計數。用戶還可以根據實際的應用需求,把上述代碼修改為支持多路脈沖計數功能。


  對于不需要外部輸入中斷功能的用戶也不會有什么影響,當調用函數將GPIO設置為輸入后,不使用select和poll函數去監聽GPIO的句柄即可,其他功能都和原來保持一致。如有感興趣的客戶,可以英創工程師聯系索取代碼。

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