Nordic--nrf52832--GPIOTE

 Nordic 的 NRF51 和 NRF52 系列芯片在 GPIO 的基础上引入了任务和事件（GPIOTE）
的概念。GPIOTE 能让我们更方便地去操作 GPIO，同时，他还能有效地减少程序的参与、
降低 CPU 的负担。

nRF52832 寄存器类型

说到 GPIOTE ，就需要先了解一下 nRF52832 的寄存器类型，和一般的单片机有所差别，
nRF52832 的寄存器分为下面的三种类型。

• Task ：任务寄存器，可以由程序或事件触发。
• Event：事件寄存器，事件可以产生中断或触发任务。
• Register：普通寄存器，和一般单片机的寄存器一样。

 Task 和 event 使得操作片上外设十分方便简洁，只需进行少量的配置，即可轻松运用各
种外设。同时，Task 和 event 能有效减少 CPU 的占用时间，降低 CPU 的负荷。

 Task 和 Event 更多的是用来和 PPI(可编程外设互连)配合使用，通过 PPI 将某个 Event
和 Task 连接起来，连接后，该 Event 即可触发对应的 Task 执行相应的功能。

• 示例：实现每隔 1S 翻转一次指示灯的状态。
   一般的做法：配置定时器定时时间为 1S，每秒产生一次中断，在中断服务程序中通过软件操作翻转指示灯的状态。在这个过程中，必须要通过软件操作才能实现。
   通过 Task 和 Event 实现：配置定时器的相关参数，配置 GPIOTE 的 Task 为翻转管脚状态，配置 PPI 的一个通道用于连接定时器的匹配事件和 GPIOTE 的 Task。这样，当定时器产生匹配事件时，会自动触发 GPIOTE 的 Task，在无需任何软件干预的情况下实现指示灯状态的翻转。

GPIOTE (GPIO Task and Events)功能

 nRF52832 的 GPIOTE 共有 8 个通道，每个通道都可以选择一个管脚，选择的管脚可以
配置为 Task mode 或 Event mode。需要注意的是：不能将某个管脚同时分配给多个 GPIOTE
通道，否则会导致无法预料的错误。

GPIOTE 每个通道可以使用的 Task 有 3 个：

• 设置（Set）
• 清除（Clear）
• 切换（Toggle）

GPIOTE 每个通道的事件可以由以下的输入状态产生：

• 上升边缘（Rising edge）
• 下降边缘（Falling edge）
• 任何改变（Any change）

引脚Tasks和Events

 Tasks 和 Events 通过 CONFIGn 寄存器配置，每个 CONFIG[n]寄存器对应一组OUT[n] 任务寄存器和 IN[n]事件寄存器。OUT[n]用于写引脚，IN[n]由引脚状态变化触发。

 当把某个引脚分配给OUT[n]任务或IN[n]事件后，该引脚就只能被GPIOTE模块写操作，
正常的 GPIO 写入无效。

 一旦配置 OUT[n]任务或 IN[n]事件控制某个引脚，那么该管脚的输出值只能通过 GPIOTE 模块操作，使用 GPIO 的寄存器操作会被忽略。

 当 GPIOTE 通道被配置用于操作一个任务引脚时，CONFIG[n]寄存器中的 OUTINIT 决定了该引脚的初始值。可以通过配置 OUTINIT 来设置引脚初始化状态为高电平或是低电平。

 当在同一个 GPIOTE 通道中同时触发了有冲突的任务(即同一个时钟周期内)，那么任务按照下表所示的优先级执行。

优先级	任务
1	OUT
2	CLEAR
3	SET

PORT 事件

 GPIOTE 除了 8 个通道外，还包含一个 PORT 事件。PORT 事件由使用 GPIO DETECT 信号的多个引脚触发，PORT 中的任意一个引脚上的上升沿都会触发 PORT 事件。即使外设处于空闲状态，PORT 事件也能使能，此功能不需要任何时钟或其他电源相关的外设。当CPU 和所有外设处于 IDLE 状态时，PORT 事件可以将 CPU 从 WFI 或 WFE 类型休眠中，以及 CPU 空闲模式下唤醒，即在系统 ON 模式下实现最低的功耗。

可以设置一个或多个 GPIO DETECT 用来产生 PORT 事件，PORT 事件可以作为唤醒源，也可以作为中断源产生中断。

GPIOTE 基址：0x40006000

GPIOTE 操作

1、GPIOTE输出

 GPIOTE 输出一般不单独使用，因为单独使用时，操作和普通 GPIO 差不多，同样需要程序来操作他，不同的是普通 GPIO 通过 GPIO 的寄存器操作，GPIOTE 通过任务寄存器触发，单独使用时和普通 GPIO 一样同样需要软件干预，体现不了他的优势。GPIOTE 应用的时候一般和 PPI（可编程外设互联）一起用，通过其他外设的事件来触发 GPIOTE 的任务，如使用定时器比较事件等等，这样，整个过程就可以由硬件自动完成，无需软件干预，从而简化程序的流程、降低 CPU 的负担。

 GPIOTE 输出的操作流程如下图所示，其中初始化 GPIOTE 模块和初始化 GPIOTE 输出引脚是必须要有的，接下来可以选择是否使能该引脚的 GPIOTE 功能，使能之后，只能通过 GPIOTE 任务触发输出，如果不使能 GPIOTE 功能，则通过写 GPIO 寄存器控制其输出。

1. 初始化 GPIOTE 模块

 Nordic 的 SDK 是模块化设计的，使用 GPIOTE 模块时，先要初始化 GPIOTE 模块，初
始化很简单，调用初始化函数 nrf_drv_gpiote_init 即可。

 需要注意的是：GPIOTE 模块在一个应用程序中和很多其他的程序模块共享资源，所以
在一个应用程序中 GPIOTE 模块只能初始化一次。

2. 初始化 GPIOTE 输出引脚

 初始化 GPIOTE 输出引脚通过调用 nrf_drv_gpiote_out_init 函数来完成，该函数接收两个输入参数：引脚号和 GPIOTE 输出初始化结构体，引脚号指定将要配置的引脚的编号(0~31)，GPIOTE 输出初始化结构体 nrf_drv_gpiote_out_config_t 包含下面的三项内容：

1. 引脚的初始状态：高电平或是低电平。
   • 高电平：NRF_GPIOTE_INITIAL_VALUE_HIGH
   • 低电平 NRF_GPIOTE_INITIAL_VALUE_LOW
2. 引脚动作：任务触发后引脚执行的动作。
   • 置位(高电平)：NRF_GPIOTE_POLARITY_LOTOHI
   • 清除(低电平)：NRF_GPIOTE_POLARITY_HITOLO
   • 翻转：NRF_GPIOTE_POLARITY_TOGGLE
3. 是否为 GPIOTE 任务引脚：如果设置成 GPIOTE 任务引脚，驱动程序才会去配置前面
   两项(初始状态和引脚动作)并且为该引脚分配 GPIOTE 通道，否则，将该引脚按照普通
   GPIO 处理。需要注意，即使将引脚配置为 GPIOTE 任务引脚，也需要使能该引脚的任
   务触发功能，触发任务对该引脚无效。

3. 使能任务触发

 初始化GPIOTE输出引脚(配置为任务引脚)为指定的引脚分配了GPIOTE通道并且配置了引脚的初始值和动作，但是并没有配置该引脚的模式即没有配置 CONFIG[n].MODE，使能任务触发就是设置 CONFIG[n].MODE = 3，即将其配置为任务模式。

 使能任务触通过调用 nrf_drv_gpiote_out_task_enable 函数实现，只有使能任务触发后，我们才能通过触发 GPIOTE 的任务让引脚执行动作。

4. 触发任务驱动引脚

可以通过下面是三个函数触发 GPIOTE 任务，驱动引脚动作：

1. nrf_drv_gpiote_out_task_trigger：触发 GPIOTE 的 TASKS_OUT 任务，每触发一次，引
   脚状态翻转一次。
2. nrf_drv_gpiote_set_task_trigger：触发 GPIOTE 的 TASKS_SET 任务，触发后，引脚输出
   高电平。
3. nrf_drv_gpiote_clr_task_trigger：触发 GPIOTE 的 TASKS_CLR 任务，触发后，引脚输出
   低电平。

#define LED_1 17
/**********************************************************************
* 描 述 : main 函数
* 入 参 : 无
* 返回值 : 无
*********************************************************************/
int main(void)
{
	ret_code_t err_code;
	//初始化 GPIOTE 程序模块
	err_code = nrf_drv_gpiote_init();
	APP_ERROR_CHECK(err_code);
	//定义 GPIOTE 输出初始化结构体，并对其成员变量赋值
	nrf_drv_gpiote_out_config_t config = GPIOTE_CONFIG_OUT_TASK_TOGGLE(true);
	//初始化 GPIOTE 输出引脚
	err_code = nrf_drv_gpiote_out_init(LED_1, &config);
	APP_ERROR_CHECK(err_code);
	//使能引脚 LED_1(P0.17)所在 GPIOTE 通道的任务触发
	nrf_drv_gpiote_out_task_enable(LED_1);
	while (true)
	{
		//任务触发驱动引脚 P0.17 状态翻转，即指示灯 D1 翻转状态
		nrf_drv_gpiote_out_task_trigger(LED_1);
		//任务触发驱动引脚 P0.17 输出高电平，即指示灯 D1 熄灭
		//nrf_drv_gpiote_clr_task_trigger(LED_1);
		//任务触发驱动引脚 P0.17 输出低电平，即指示灯 D1 电亮
		//nrf_drv_gpiote_set_task_trigger(LED_1);
		nrf_delay_ms(150);
	}
}

2、GPIOTE输入

 GPIOTE 输入的操作流程如下图所示，包含初始化 GPIOTE 程序模块、初始化 GPIOTE
输入引脚、使能事件模式。

1. 初始化 GPIOTE

 和 GPIOTE 输入时一样，调用初始化函数 nrf_drv_gpiote_init 即可。

2. 初始化 GPIOTE 输 输 入 引脚

 初始化 GPIOTE 输入引脚通过调用 nrf_drv_gpiote_in_init 函数来完成，该函数接收三个
输入参数：引脚号、GPIOTE 输入初始化结构体和事件句柄，相对于 GPIOTE 输出引脚的初
始化，函数参数多了一个事件句柄，当 GPIOTE 检测到引脚电平变化后，会产生事件，这
时会自动调用这个注册的事件句柄来处理事件。

 引 脚 号 指 定 将 要 配 置 的 引 脚 的 编 号 (0~31) ， GPIOTE 输 入 初 始 化 结 构 体
nrf_drv_gpiote_in_config_t 包含下面的 4 项内容：

1. Sense：配置引脚的 Sense 功能，可配置为下面。
   • 高电平到低电平的变化产生事件：NRF_GPIOTE_POLARITY_HITOLO
   • 低电平到高电平的变化产生事件：NRF_GPIOTE_POLARITY_LOTOHI
   • 任意电平变化产生事件：NRF_GPIOTE_POLARITY_TOGGLE
2. is_watcher：是否连接输入缓冲器，设置为“true”表示连接输入缓冲器。
3. pull：是否开启引脚的上拉电阻，设置为“true”表示打开上拉。
4. hi_accuracy：是否为高精度模式，设置为“true”表示使用高精度模式。

3. 使能 事件模式

 初始化 GPIOTE 输入引脚时为指定的引脚分配了 GPIOTE 通道，但是并没有配置该引脚的模式即没有配置 CONFIG[n].MODE，使能事件模式就是设置 CONFIG[n].MODE = 1，即将其配置为事件模式，当其检测到引脚电平变化时(初始化 GPIOTE 输入引脚时 Sense 项配置了哪种变化可以产生事件)即产生事件。

#define LED_1 17
#define BUTTON_0 13
void in_pin_handler(nrf_drv_gpiote_pin_t pin, nrf_gpiote_polarity_t action)
{
nrf_drv_gpiote_out_toggle(LED_1);
}
/**********************************************************************
* 描 述 : main 函数
* 入 参 : 无
* 返回值 : 无
**********************************************************************/
int main(void)
{
	ret_code_t err_code;
	//初始化 GPIOTE 程序模块
	err_code = nrf_drv_gpiote_init();
	APP_ERROR_CHECK(err_code);
	//定义 GPIOTE 输出初始化结构体，并对其成员变量赋值
	nrf_drv_gpiote_out_config_t out_config =
	GPIOTE_CONFIG_OUT_SIMPLE(true);
	//初始化 GPIOTE 输出引脚
	err_code = nrf_drv_gpiote_out_init(LED_1, &out_config);
	APP_ERROR_CHECK(err_code);
	
	//高电平到低电平变化产生事件
	nrf_drv_gpiote_in_config_t in_config = GPIOTE_CONFIG_IN_SENSE_HITOLO(true);
	
	//低电平到高电平变化产生事件
	//nrf_drv_gpiote_in_config_t in_config = GPIOTE_CONFIG_IN_SENSE_LOTOHI(true);
	
	//任意电平变化产生事件
	//nrf_drv_gpiote_in_config_t in_config = GPIOTE_CONFIG_IN_SENSE_TOGGLE(true);
	
	//开启 P0.13 引脚的上拉电阻
	in_config.pull = NRF_GPIO_PIN_PULLUP;
	//配置该引脚为 GPIOTE 输入
	err_code = nrf_drv_gpiote_in_init(BUTTON_0, &in_config, in_pin_handler);
	APP_ERROR_CHECK(err_code);
	//使能该引脚所在 GPIOTE 通道的事件模式
	nrf_drv_gpiote_in_event_enable(BUTTON_0, true);
	while (true)
	{
	}
}

Sense 配置电平变化产生事件

//高电平到低电平变化产生事件
nrf_drv_gpiote_in_config_t in_config = GPIOTE_CONFIG_IN_SENSE_HITOLO(true);

//低电平到高电平变化产生事件
nrf_drv_gpiote_in_config_t in_config = GPIOTE_CONFIG_IN_SENSE_LOTOHI(true);

//任意电平变化产生事件
nrf_drv_gpiote_in_config_t in_config = GPIOTE_CONFIG_IN_SENSE_TOGGLE(true);

3、GPIOTE唤醒系统