DSP 基础学习 2：GPIO与第一个实验：流水LED灯

  鄙人使用的DSP是TMS320F28335PGFA，开发板是pop28335（师兄遗留的，开发板大同小异，貌似POP现在倒闭了？），仿真器是XDS100V3。电脑系统为windows8.1，CCS软件版本是6.0.1。

---

  上一篇简单介绍了DSP以及怎么部署开发环境，本着以做为主的原则，这一篇就要做出第一个实验：流水LED灯。为了做出这个实验，还得学习GPIO相关的内容。本篇用到的资源在以下这个链接里下载。

  https://download.csdn.net/download/huagengpai1994/10875803

  里面有四个文件夹，分别是例程、数据手册、用户手册和应用手册。

1 实验准备

1.1 实验简介

  实验达到的效果是让led灯间歇依次高亮，也就是流水LED灯。

  LED灯属于外设，要想控制外设就得知道硬件是怎么连接的，所以看原理图是必要的第一步。

  在开发板原理图上可以找到LED灯部分，如下图。

  可以看到有8个LED灯，一端通过限流电阻接在3.3V高电压上，D3.3表示直流3.3V。另一边分别接在GPIO60，GPIO61，GPIO2，GPIO3，GPIO4，GPIO5，GPIO6，GPIO7。

  GPIO全称是：General Purpose Input Output (通用输入/输出)。它是DSP芯片用来与外界电路进行信息互换的端口。只要让GPIO输出低电压，那么对应的LED灯支路就会有电流通过，该LED灯被点亮，反之不亮。所以关键在于GPIO的使用。

1.2 GPIO介绍

  DSP28335一共88个IO口分为3组

  A组：GPIO0~GPIO31

  B组：GPIO32~GPIO63

  C组：GPIO64~GPIO87

  下图是核心板原理如上DSP的部分，可以看到有很多GPIO口。

  TI官方给出了一些手册用来说明芯片的使用。我这里有用户手册，数据手册和应用手册，下载链接在本文开头给出了。在用户手册的《sprufb0d(TMS320x2833x, 2823x System Control and Interrupts)》第六章General-Purpose Input/Output (GPIO)中详细说明了GPIO。这里就不挨个解读了，建议将该章通读一遍，虽然是英文的但应该都能看明白。

2 代码解读

  把上篇的模板拷贝过来一份，直接使用该模板进行开发。

  鄙人的本程序也是参考别人的例程开发的（买板子的时候店家给的，不知道是不是官方的），该例程只有一个main.c文件。所有例程都在资料里，本篇的相关的内容应该是例程17。

2.1 准备工作

  在Hello DSP 文件夹下新建文件夹APP，然后在其中新建LED文件夹，接着在LED文件夹下新建LED.C和LED.h两个文件。APP是用来保存外设的文件，LED是一个外设。新建public.c和public.h，用来包含公共的头文件，否则main.c的内容过于多。这样是基于模块化的编程，将功能分离，逻辑上更简洁。

  在public.c中写入以下代码：

  在public.h中写入以下代码：

  第1,2,7行代码是固定程式，在这里就是这样去写。C语言里这叫条件编译，是为了防止重定义。

  第4,5行，表示包含这两个头文件，第一个头文件是为了包含DSP系统的基本文件，包含它相当于包含了另两个文件。第二个就是包含我们编写的外设文件，LED.h。

2.2 LED.h

  在LED.h中写入一下代码。

#ifndef LED_H
#define LED_H

#include "DSP28x_Project.h"

/**************************************宏定义************************************************/
#define LED1_OFF		GpioDataRegs.GPBSET.bit.GPIO60 = 1							//LED D10 点亮
#define LED1_ON			GpioDataRegs.GPBCLEAR.bit.GPIO60 = 1						//LED D10 熄灭
#define LED2_OFF		GpioDataRegs.GPBSET.bit.GPIO61 = 1							//LED D11 点亮
#define LED2_ON			GpioDataRegs.GPBCLEAR.bit.GPIO61 = 1						//LED D11 熄灭
#define LED3_OFF		GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO2 = 1							//LED D12 点亮
#define LED3_ON			GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO2 = 1						//LED D12 熄灭
#define LED4_OFF		GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO3 = 1							//LED D13 点亮
#define LED4_ON			GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO3 = 1						//LED D13 熄灭
#define LED5_OFF		GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO4 = 1							//LED D14 点亮
#define LED5_ON			GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO4 = 1						//LED D14 熄灭
#define LED6_OFF		GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO5 = 1							//LED D15 点亮
#define LED6_ON			GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO5 = 1						//LED D15 熄灭
#define LED7_OFF		GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO6 = 1							//LED D16 点亮
#define LED7_ON			GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO6 = 1						//LED D16 熄灭
#define LED8_OFF		GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO7 = 1							//LED D17 点亮
#define LED8_ON			GpioDataRegs.GPACLEAR.bit.GPIO7 = 1							//LED D17 熄灭

#define DELAY_TIME	2000000															//延时时间
/*****************************************************************************************************/

/*********************************************函数声明************************************************/
void Init_LedGpio(void);
void delay(Uint32 t);
void LED_Start(void);
/*****************************************************************************************************/
#endif

  #ifndef #define #endif 是固定程式的条件编译。

  #include "DSP28x_Project.h"是为了利用DSP自带的库文件。

  宏定义了16个LED灯亮灭，因为GPIO60和GPIO61在B组，所以是在GPBSET和GPBCLEAR。SET置1表示输出高电压，此时LED灯灭。CLEAR置1表示输出低电压，这样LED就亮了。bit表示该组下的一个GPIO口。这种写法是C语言的结构体语法，不懂的话可以去百度学习一下。很显然此处使用一个比较复杂的结构体GpioDataRegs去控制DSP内部寄存器，进而设置想要的GPIO状态。说它复杂是因为该结构体里面又嵌套了结构体，不是有很多小点符号嘛。

  #define DELAY_TIME 2000000 是宏定义了一个变量，用来给出延迟时间。

  最后的三个函数声明是我们要给出的外设函数，.h文件声明，.c文件详细定义，这都是C语言的基本语法。

2.3 LED.c

  在LED.c中写入以下代码：

#include "LED.h"

void Init_LedGpio(void)
{
	EALLOW;
	//LED D10
	GpioCtrlRegs.GPBPUD.bit.GPIO60 = 0;// Enable pullup on GPIO11
	GpioDataRegs.GPBSET.bit.GPIO60 = 1;// Load output latch
	GpioCtrlRegs.GPBMUX2.bit.GPIO60 = 0;// GPIO11 = GPIO
	GpioCtrlRegs.GPBDIR.bit.GPIO60  = 1;// GPIO11 = output

	//LED D11
	GpioCtrlRegs.GPBPUD.bit.GPIO61 = 0;// Enable pullup on GPIO11
	GpioDataRegs.GPBSET.bit.GPIO61 = 1;// Load output latch
	GpioCtrlRegs.GPBMUX2.bit.GPIO61 = 0;// GPIO11 = GPIO
	GpioCtrlRegs.GPBDIR.bit.GPIO61  = 1;// GPIO11 = output
    
	//LED D12
	GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO2 = 0;// Enable pullup on GPIO11
	GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO2 = 1;// Load output latch
	GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO2 = 0;// GPIO11 = GPIO
	GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO2 = 1;// GPIO11 = output
    
	//LED D13
	GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO3 = 0;// Enable pullup on GPIO11
	GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO3 = 1;// Load output latch
	GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO3 = 0;// GPIO11 = GPIO
	GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO3 = 1;// GPIO11 = output
    
	//LED D14
	GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO4 = 0;// Enable pullup on GPIO11
	GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO4 = 1;// Load output latch
	GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO4 = 0;// GPIO11 = GPIO
	GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO4 = 1;// GPIO11 = output
    
	//LED D15
	GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO5 = 0;// Enable pullup on GPIO11
	GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO5 = 1;// Load output latch
	GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO5 = 0;// GPIO11 = GPIO
	GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO5 = 1;// GPIO11 = output
    
	//LED D16
	GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO6 = 0;// Enable pullup on GPIO11
	GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO6 = 1;// Load output latch
	GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO6 = 0;// GPIO11 = GPIO
	GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO6 = 1;// GPIO11 = output
    
	//LED D17
	GpioCtrlRegs.GPAPUD.bit.GPIO7 = 0;// Enable pullup on GPIO11
	GpioDataRegs.GPASET.bit.GPIO7 = 1;// Load output latch
	GpioCtrlRegs.GPAMUX1.bit.GPIO7 = 0;// GPIO11 = GPIO
	GpioCtrlRegs.GPADIR.bit.GPIO7 = 1;// GPIO11 = output

	EDIS;
}
void delay(Uint32 t)
{
	Uint32 i = 0;
	for (i = 0; i < t; i++);
}


void LED_Start(void)
{
	LED1_ON;											//LED1 D10 点亮
	delay(DELAY_TIME);									//延时
	LED1_OFF;											//LED1 D10 熄灭

	LED2_ON;											//LED2 D11 点亮
	delay(DELAY_TIME);									//延时
	LED2_OFF;											//LED2 D11 熄灭

	LED3_ON;											//LED3 D12 点亮
	delay(DELAY_TIME);									//延时
	LED3_OFF;											//LED3 D12 熄灭

	LED4_ON;											//LED4 D13 点亮
	delay(DELAY_TIME);									//延时
	LED4_OFF;											//LED4 D13 熄灭

	LED5_ON;											//LED4 D13 点亮
	delay(DELAY_TIME);									//延时
	LED5_OFF;											//LED4 D13 熄灭

	LED6_ON;											//LED4 D13 点亮
	delay(DELAY_TIME);									//延时
	LED6_OFF;											//LED4 D13 熄灭

	LED7_ON;											//LED4 D13 点亮
	delay(DELAY_TIME);									//延时
	LED7_OFF;											//LED4 D13 熄灭

	LED8_ON;											//LED4 D13 点亮
	delay(DELAY_TIME);									//延时
	LED8_OFF;											//LED4 D13 熄灭
}

  void Init_LedGpio(void)的作用是对LED初始化。EALLOW和EDIS指令其实是两条汇编指令。

  #define EALLOW asm(" EALLOW")
  #define EDIS asm(" EDIS")

  这样做是因为TI的DSP为了提高安全性能，将很多关键寄存器作了保护处理。通过状态寄存器1（ST1）的位6设置与复位，来决定是否允许DSP指令对关键寄存器进行操作。这些关键寄存器包括：器件仿真寄存器、FLASH寄存器、CSM寄存器、PIE矢量表、系统控制寄存器、GPIOMux寄存器等等。

  DSP由于在上电复位之后，状态寄存器基本上都是清零，而这样的状态下正是上述特殊寄存器禁止改写的状态。为了能够对这些特殊寄存器进行初始化，所以在对上述特殊寄存器进行改写之前，一定要执行汇编指令asm（“EALLOW”）或者宏定义EALLOW来设置状态寄存器1的C6位，在设置完寄存器之后，一定要注意执行汇编指令asm（“EDIS”）或者宏定义EDIS来清除状态寄存器1的C6位，来防止杂散代码或指针破坏寄存器内容。

  总之写上这两个指令，夹在中间的指令才会有效。

  8个LED灯的初始化套路是一致的，所以只解读第一个。

  GpioDataRegs.GPBSET.bit.GPIO60 = 1; 刚才说过了是让LED灯灭，写在这里是为了初始化的时候让它灭。

  GpioCtrlRegs是控制寄存器结构体，刚才说明的GpioDataRegs是数据寄存器结构体。数据寄存器反映的是管脚的状态，控制寄存器是对管脚进行设置。数据寄存器会将指定管脚置0置1就够了，控制寄存器见手册说明如下：

  GpioCtrlRegs.GPBPUD.bit.GPIO60 = 0;表示引脚有一个上拉电阻，上拉电阻的原理很简单此处不说明，达到的效果就是默认高电平。可能会有人说我设置该引脚高电平它就是高电平，设置低电平就是低电平，干嘛要默认啊。没有上拉电阻或者下拉电阻，叫悬空状态。悬空状态下管脚的电压很容易忽高忽低，可能你手指头摸摸电路板上的线管脚电压值就变了。所以要上拉稳定在高电平，只有你置低电平它才是低电平。

  GpioCtrlRegs.GPBMUX2.bit.GPIO60 = 0; GpioCtrlRegs.GPBMUX2是复用选择器，用来设置IO口的复用功能。DSP只有88个IO口，为了充分利用引脚的功能，大部分引脚都有复用功能，此处我们把引脚当做通用IO口来用，所以此位设置为0。以后碰到复用功能的时候再说明。

  GpioCtrlRegs.GPBDIR.bit.GPIO60 = 1; GpioCtrlRegs.GPBDIR是用来配置是用作输入口(2)还是输出口(1)，这里置1，用作输出。

  表中还有一个变量是GPAQSEL，本次实验没有用到，它的作用是输入限定，这个比较复杂，用到的时候再具体说明吧，总的效果就是要限定最大输入消除噪声。

  总的来看，void Init_LedGpio(void)的作用就是将GPIO配置好，完成初始化。

  void delay(Uint32 t)，语义很明显了，是让CPU空跑，这样就可以间歇性的闪烁。前面宏定义的DELAY_TIME 2000000，差不多空跑跑这么多就是半秒把。很显然这种方式不仅计时不准还很浪费CPU的资源，最好的做法应该是用定时器定时，时间到了进入中断，不过这个以后再用。

  void LED_Start(void) 的语义也很简单，点亮第一个灯，CPU空跑1秒，再关闭第一个灯同时点亮第二个灯，CPU再空跑1秒，依此进行到第8个灯。LEDx_ON和LEDx_OFF是LED.h中宏定义的函数，前面已经说过了。

  现在外设的函数准备都完成了，下面去写main.c中的代码。

#include "public.h"     // Device Headerfile and Examples Include File

void main(void)
{

   InitSysCtrl();//Initialize System Control

   extern Init_LedGpio();//Initalize GPIO
   
   //Disable Interrupt
   DINT;
   IER = 0x0000;
   IFR = 0x0000;

   InitPieCtrl();//Initialize Pie

   InitPieVectTable();

   while(1)												//死循环
  {
	   extern LED_Start();

  }
}

  main.c中只需要包含public.h就可以了，具体要包含哪些内容属于public.h公共头文件去写的。

   InitSysCtrl();定义在DSP2833x_SysCtrl.c中，下为其函数具体内容，关闭关门狗，初始化PLL，初始化外设时钟。

  void InitSysCtrl(void)
  {

   // Disable the watchdog
   DisableDog();

   // Initialize the PLL control: PLLCR and DIVSEL
   // DSP28_PLLCR and DSP28_DIVSEL are defined in DSP2833x_Examples.h
   InitPll(DSP28_PLLCR,DSP28_DIVSEL);
  
   // Initialize the peripheral clocks
   InitPeripheralClocks();
  }

  这属于时钟部分，以后会细讲。这里 InitSysCtrl();只要认为是把时钟打开并设置为150MHZ就OK了。

  Init_LedGpio();是我们自己写的初始化LED的函数。

  下面这段代码是初始化的一部分，和中断、向量表等有关，以后再说，先默认这样去初始化。这些函数的定义都可以在包含的系统文件里找到。
  //Disable Interrupt
   DINT;
   IER = 0x0000;
   IFR = 0x0000;
  
   InitPieCtrl();//Initialize Pie
  
   InitPieVectTable();

   最后循环执行LED_Start()，效果就是LED间歇性依此点亮。

  至此，代码讲解完毕。将文件Build后Debug，然后就可以在仿真器里面跑了，然后就可以在板子上看到效果。

3 结尾细节

  如果在main.c中不加那两个extern，Bulid完毕会出现两个Warning：function “Init_LedGpio” declared implicitly；function “LED_Start” declared implicitly。也就是说我们在main.c中调用的两个函数隐含声明。网上说要把该函数声明为全局函数就好，于是鄙人在LED.h里对函数声明加了extern。这样做的道理是如果不声明为extern，那么编译器认为该函数只应该在LED.c中使用，毕竟delay()函数可没有declared implicitly，因为我只在LED.c中用了delay()。这样还是不行，看来该网友的搞法在DSP的CCS里行不通，虽然按照规范写法，编译器应该找不到，但毕竟智能嘛，找到了，程序能跑，不过给你俩warning改去吧。于是我将extern加在main.c函数调用那里，意思是让编译器去其他地方找这俩函数，这次还就通过了，看来这样是对的。

  鄙人在main.c中加了关键字extern,依然会出现这两个warning，但是实验效果达到了，这个以后再研究吧，有懂的可以评论说一下。

  另外，鄙人在跑的时候仿真器连接出了问题，问题如下：

  Error connecting to the target:
  (Error -151 @ 0x0)
  One of the FTDI driver functions used during
  the connect returned bad status or an error.

  竟然显示连接不到仿真器，但我的仿真器灯都亮的好好的呢，设备管理器里也显示连接正常。百度了一下，有人说重新装仿真器驱动就好了。于是我关闭了CCS后，重新装了一下驱动，果然好了。出现这个问题很有可能是仿真器设置错误，即没有选定正确的型号，或者就是仿真器和电脑的接触不好，如果一切正常那么就是驱动出了问题，重装一下就好了。