Question

基础知识

为了给用户提供操作 GPIO 的通用 API，方便应用程序开发，RT-Thread 中引入了通用 GPIO设备驱动。并提供类似 Arduino 风格的 API 用于操作 GPIO，如设置 GPIO 模式和输出电平、读取 GPIO 输入电平、配置 GPIO 外部中断等。

常用的 PIN 设备的 API 有以下几个：

API	描述
rt_pin_mode	设置 GPIO 模式
rt_pin_write	输出电平
rt_pin_read	读取 GPIO 输入电平
rt_pin_attach_irq	挂载 GPIO 外部中断回调函数
rt_pin_detach_irq	脱离 GPIO 外部中断回调函数
rt_pin_irq_enable	配置 GPIO 外部中断开关

如果只是控制 LED 的亮灭只需要使用 rt_pin_mode/write/read 这三个函数即可。

• 使用 rt_pin_mode 函数将驱动 LED 的 IO 口初始化为推挽输出模式，
• 使用 rt_pin_write 函数来控制 IO 口的电平高低，
• 使用 rt_pin_read 函数来读取 IO 口的电平高低。

硬件连接

本教程使用 正点原子 STM32F4 探索者 作为演示平台， 在开发板上有一个红色的 LED 灯，我们使用这颗 LED 作为播放器的状态指示灯，硬件的连接如下图所示，其对应的 PIN 脚为 21：

提示

注意：一般情况下如果芯片的选择正确的话，这里的 PIN 的编号 21 和芯片上对应的 PIN 脚是一样的。但是有时可能会不一样，需要去 drv_pin/drv_gpio.c 里检查一下，GPIOF9 对应的 PIN 编号是不是 21。

下面详细介绍一下软件的实现。

软件实现

LED 模块是最简单的一个模块，它只需要有几个API 即可，像初始化、开/关、翻转即可。

int led_init(void);          //LED 灯初始化
int led_on(void);            //LED 灯亮
int led_off(void);           //LED 灯灭
int led_toggle(void);        //LED 灯亮灭状态翻转

然后就只要使用这几个 API 就可以控制 LED 的全部行为。

我们新建一个 led.h 的文件，将上面的这些函数声明放到 led.h 文件里，方便其他文件的调用。

为了防止头文件被重复包含，一般需要在文件的头部添加宏的判断，如下所示：

#ifndef LED_H
#define LED_H
...头文件的具体内容...
#endif

然后再新建一个 led.c 文件，在文件里添加下面的头文件

#include <rtdevice.h>  //使用 RT-Thread pin 设备需要包含此头文件
#include "led.h"       //对应的头文件

为了程序更好的可移植性，把 LED 使用的管脚用宏定义的方式来表示，如下所示：

#define LED_PIN     21

然后在文件 led.c 里分别实现上面的几个 API。

LED 初始化

int led_init(void);          //LED 灯初始化

在 LED 初始化函数里，需要完成 PIN 设备的配置，将 PIN 设备设定成输出模式。代码如下所示：

int led_init(void)
{
    /* 设定 LED 引脚为推挽输出模式 */
    rt_pin_mode(LED_PIN, PIN_MODE_OUTPUT);
    return 0;
}

LED 亮

int led_on(void);            //LED 灯亮

假设 LED 低电平亮，调用 API 输出低电平，驱动 LED。

int led_on(void)
{
    /* 调用 API 输出低电平 */
    rt_pin_write(LED_PIN, PIN_LOW);
    return 0;
}

LED 灭

int led_off(void);            //LED 灯灭

假设 LED 高电平灭，调用 API 输出低电平，使 LED 熄灭。

int led_off(void)
{
    /* 调用 API 输出高电平 */
    rt_pin_write(LED_PIN, PIN_HIGH);
    return 0;
}

LED 状态翻转

int led_toggle(void);        //LED 灯亮灭状态翻转

要使 LED 状态翻转应先利用API rt_pin_read 读出当前电平，然后输出相反电平

int led_toggle(void)
{
    /* 调用 API 读出当前电平 然后输出相反电平 */
    rt_pin_write(LED_PIN, !rt_pin_read(LED_PIN));
    return 0;
}

示例程序

这样就可以在 main.c 里包含 led.h 头文件，然后使用这些 API 来控制 LED 灯的亮灭了。

下面是一段控制 LED 灯每隔 500 ms 闪烁一次的函数，运行的结果如下图所示。

#include <rtthread.h>
#include "led.h"

int main(void)
{
    /* user app entry */
    led_init();
    led_on();
    while (1)
    {
        led_toggle();
        rt_thread_mdelay(500);
    }
}

参考资料

• 《PIN 设备》

程序源码

led.c/.h

示例程序