AI嵌入式K210项目（4）-FPIOA

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前言

磨刀不误砍柴工，在正式开始学习之前，我们先来了解下K210自带的FPIOA，这个概念可能与我们之前学习STM32有很多不同，STM32每个引脚都有特定的功能，我们只需要对引脚进行配置后使用即可（配置其寄存器，进行输入/输出/上拉/下拉等）。使用FPIOA（现场可编程 IO 阵列），可能需要我们先从思维模式上做个转变，下面我们一起来看看吧；

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一、FPIOA是什么？

引用下官方文档的说法：FPIOA（现场可编程 IO 阵列）允许用户将 255 个内部功能映射到芯片外围的 48 个自由 IO 上。
这个功能可以说的神秘点叫：硬件软件功能绑定，接口映射。简单的理解：其实这东西有点像STM32或者其他芯片上的引脚复用（因为复用这东西我们熟悉），即一个引脚有多个功能可以选择；只不过这48个IO口的可复用功能更多，有255个功能可选；有没有理解？如果没有理解，我们来追踪下FPIOA的代码实现瞅瞅！开源真好，哈哈哈哈。

二、FPIOA代码分析

对应的头文件 fpioa.h
总共为用户提供以下接口

• fpioa_set_function  //设置 IO0-IO47 管脚复用功能
• fpioa_get_io_by_function //根据功能号获取 IO 管脚号
• fpioa_set_io   //设置 IO 管脚的配置
• fpioa_get_io   //获得 IO 管脚的配置
• fpioa_set_tie_enable   //使能或禁用 FPIOA 功能输入信号的强制输入电平功能
• fpioa_set_tie_value   //设置 FPIOA 功能输入信号的强制输入电平高或者低，仅在强制输入电平功能启用时生效
• fpioa_set_io_pull    //设置 IO 的上拉下拉
• fpioa_get_io_pull  //获取 IO 管脚上下拉值
• fpioa_set_io_driving  //设置 IO 管脚的驱动能力
• fpioa_get_io_driving   //获取驱动能力

我们分析的话要从fpioa_set_function这个开始，一起看着代码；下方代码调用fpioa_set_function ，传入两个参数，一个是硬件IO的索引号，另外一个是要绑定的功能的索引，其中FUNC_GPIO1是固件中预定义好的功能索引号，可以查看fpioa.h文件

/*****************************HEAR-FILE************************************/
#include "fpioa.h"

/*****************************HARDWARE-PIN*********************************/
// 硬件IO口，与原理图对应
#define PIN_RGB_R             (12)
#define PIN_RGB_G             (13)
#define PIN_RGB_B             (14)

/*****************************SOFTWARE-GPIO********************************/
// 软件GPIO口，与程序对应
#define RGB_R_GPIONUM          (0)
#define RGB_G_GPIONUM          (1)
#define RGB_B_GPIONUM          (2)

/*****************************FUNC-GPIO************************************/
// GPIO口的功能，绑定到硬件IO口
#define FUNC_RGB_R             (FUNC_GPIO0+ RGB_R_GPIONUM)
#define FUNC_RGB_G             (FUNC_GPIO0+ RGB_G_GPIONUM)
#define FUNC_RGB_B             (FUNC_GPIO0+ RGB_B_GPIONUM)

void hardware_init(void)
{
    // fpioa映射
    fpioa_set_function(PIN_RGB_R, FUNC_RGB_R);
    fpioa_set_function(PIN_RGB_G, FUNC_RGB_G);
    fpioa_set_function(PIN_RGB_B, FUNC_RGB_B);

}

可能大家在看#define FUNC_RGB_R这类宏定义的时候会很疑惑，那我换个写法大家可能看的更明白。但是我为什么要写成上面的这种FUNC_GPIO0+ RGB_B_GPIONUM形式那？因为做完绑定和初始化后，设置io时候只需要传入其索引号（即RGB_B_GPIONUM），那么使用就会简单些，如下写法只是为了方便大家理解。全量代码可以查看AI嵌入式K210项目（3）-GPIO控制

#define FUNC_RGB_R             (FUNC_GPIO0)
#define FUNC_RGB_G             (FUNC_GPIO1)
#define FUNC_RGB_B             (FUNC_GPIO2)

那么这个索引编号是不是可以无限编下去那？NO，通用IO就8个，在用就只能用高速IO了，下图看看GPIO High speed，这个绑定硬件引脚功能的操作理解了吗？

下面看看是如何实现的吧，我直接在代码里注释吧，这样你们看起来省事些。

int fpioa_set_function(int number, fpioa_function_t function)
{
    uint8_t index = 0;
    /* Check parameters FPIOA_NUM_IO为引脚数量48, FUNC_MAX为支持的功能数256*/
    //检查引脚编号和功能编号是否超出限制
    if(number < 0 || number >= FPIOA_NUM_IO || function < 0 || function >= FUNC_MAX)
        return -1;
    //如果指定引脚number要绑定的功能为FUNC_RESV0，则直接调用fpioa_set_function_raw(number, FUNC_RESV0)
    if(function == FUNC_RESV0) 
    {
        fpioa_set_function_raw(number, FUNC_RESV0);
        return 0;
    }
    /* Compare all IO */
    //如果指定引脚number要绑定的是其他功能，则会遍历所有引脚的功能配置，如果有其他引脚绑定着这个功能，则会将其他引脚的功能设置为FUNC_RESV0
    for(index = 0; index < FPIOA_NUM_IO; index++)
    {
        if((fpioa->io[index].ch_sel == function) && (index != number))
            fpioa_set_function_raw(index, FUNC_RESV0);
    }
    //如果上面的情况都不是，那么调用fpioa_set_function_raw(number, function)配置引脚number为指定功能
    fpioa_set_function_raw(number, function);
    return 0;
}

可以看到如果不出现异常情况，最终正常处理的流程会调用fpioa_set_function_raw()，一起来看看这个函数的实现吧。

int fpioa_set_function_raw(int number, fpioa_function_t function)
{
    /* Check parameters */
    // 在检测一波引脚编号和功能编号是否超出限制
    if(number < 0 || number >= FPIOA_NUM_IO || function < 0 || function >= FUNC_MAX)
        return -1;
    /* Atomic write register */
    //如果没问题，把你传进来的function参数赋值给你定的硬件num上。
    fpioa->io[number] = (const fpioa_io_config_t){
        .ch_sel = function_config[function].ch_sel,
        .ds = function_config[function].ds,
        .oe_en = function_config[function].oe_en,
        .oe_inv = function_config[function].oe_inv,
        .do_sel = function_config[function].do_sel,
        .do_inv = function_config[function].do_inv,
        .pu = function_config[function].pu,
        .pd = function_config[function].pd,
        .sl = function_config[function].sl,
        .ie_en = function_config[function].ie_en,
        .ie_inv = function_config[function].ie_inv,
        .di_inv = function_config[function].di_inv,
        .st = function_config[function].st,
        /* resv and pad_di do not need initialization */
    };
    return 0;
}

然后你定义的这个硬件口就用了对应function的能力，是不是挺好玩。好了，如果要好好理解的话可以看看我的分析结合源码，神秘的FPIOA就是这样；

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总结

本节主要用大白话和大家说了什么事FPIOA，解析了其实现过程。