1、背景介绍

HaaS EDU K1是HaaS Education Kit1的缩写，是基于四核高性能MCU-HaaS1000芯片打造的、集颜值和内涵于一身的物联网教育开发板。

关于整体硬件介绍，有兴趣可参考HaaS EDU K1硬件介绍。

关于设备资源整体介绍，有兴趣可参考HaaS EDU K1设备资源总体介绍。

 

MCU-HaaS1000是一颗专为IoT智能硬件打造的SoC，带了5组GPIO(P0~P4），每组8个，共40个。所有IO都是复用的，每个有最多有6种不同的功能可配。

具体如下表：

Function 0	Function 1	Function 2	Function 3	Function 4	Function 5	Function 6
GPIO_P0_0	I2S0_SDI	UART2_RXD	PCM_DI	SPI1_DI0	PDM0_CK	SPI1_DCN
GPIO_P0_1	I2S0_SDO	UART2_TXD	PCM_DO	SPI1_DIO	PDM0_D
GPIO_P0_2	I2S0_WS	I2C_M1_SCL	PCM_FSYNC	SPI1_CS0	PDM1_D	SPDIF0_DI
GPIO_P0_3	I2S0_SCK	I2C_M1_SDA	PCM_CLK	SPI1_CLK	PDM2_D	SPDIF0_DO
GPIO_P0_4	SDMMC_DATA7	SPI0_DI0	I2S_MCLK	CLK_OUT	PDM1_CK	SPI0_DCN
GPIO_P0_5	SDMMC_DATA6	SPI0_CLK		SPI1_CS1	PDM1_D
GPIO_P0_6	SDMMC_DATA5	SPI0_CS0	UART2_CTS	SPI1_CS2	PDM0_D
GPIO_P0_7	SDMMC_DATA4	SPI0_DIO	UART2_RTS	SPI1_CS3	PDM2_D
GPIO_P1_0	SDMMC_DATA2		SPI1_CLK	SPI0_CS1	I2S0_DI3
GPIO_P1_1	SDMMC_DATA3		SPI1_CS0	SPI0_CS2	I2S0_DI2
GPIO_P1_2	SDMMC_CMD		SPI1_CS1	SPI0_CS3	I2S0_DI1
GPIO_P1_3	SDMMC_CLK	I2S_MCLK	SPI1_DCN	CLK_OUT	I2S0_DI0
GPIO_P1_4	SDMMC_DATA0		SPI1_DI0
GPIO_P1_5	SDMMC_DATA1		SPI1_DIO	I2S_MCLK	CLK_OUT
GPIO_P1_6	UART0_RXD	I2C_M0_SCL	BT_UART_RXD
GPIO_P1_7	UART0_TXD	I2C_M0_SDA	BT_UART_TXD
GPIO_P2_0	UART1_RXD	I2C_M0_SCL	BT_UART_RXD	SPDIF0_DI	pwm2	I2S_MCLK
GPIO_P2_1	UART1_TXD	I2C_M0_SDA	BT_UART_TXD	SPDIF0_DO	pwm3	CLK_OUT
GPIO_P2_2	I2C_M1_SCL	UART2_RXD	UART1_CTS	BT_UART_CTS		I2S_MCLK
GPIO_P2_3	I2C_M1_SDA	UART2_TXD	UART1_RTS	BT_UART_RTS		CLK_OUT
GPIO_P2_4	pwm2	CLK_REQ_OUT	SPI0_DI3
GPIO_P2_5	pwm3	CLK_REQ_IN	SPI0_CS3
GPIO_P2_6	pwm0	SPI1_DI1	UART2_CTS	SPDIF0_DI	CLK_32K_IN
GPIO_P2_7	pwm1	SPI1_CS1	UART2_RTS	SPDIF0_DO	CLK_OUT
GPIO_P3_0	SPI1_DI2		SPI1_CS1		PDM0_D	WF_UART_RX
GPIO_P3_1	SPI1_CS2		SPI1_CS2		PDM1_D	WF_UART_TX
GPIO_P3_2	SPI1_CS3		SPI1_CS3		PDM2_D
GPIO_P3_3	SPI1_DI3				PDM2_CK
GPIO_P3_4	pwm2	SPI0_DI1	I2S0_DI3	SPI1_DI0	CLK_OUT	SPI1_DCN
GPIO_P3_5	pwm3	SPI0_CS1	I2S0_DI2	SPI1_DIO
GPIO_P3_6	pwm0	SPI0_DI2	I2S0_DI1	SPI1_CS0
GPIO_P3_7	pwm1	SPI0_CS2	I2S0_DI0	SPI1_CLK
GPIO_P4_0	I2S0_DI3	UART2_CTS
GPIO_P4_1	I2S0_DI2	UART2_RTS
GPIO_P4_2	I2S0_DI1
GPIO_P4_3	I2S0_DI0
GPIO_P4_4	WF_UART_RX
GPIO_P4_5	WF_UART_TX
GPIO_P4_6	WF_UART_CTS
GPIO_P4_7	WF_UART_RTS

                                                            表1 HaaS1000芯片GPIO Iomux可选功能表

 

在HaaS EDU K1中，绝大多数IO都进行了分配，可供外部扩展使用的只有直接有8个。GPIO分配如下表所示：

 

功能模块	原理图网络名	管脚名称	GPIO对应软件port_num	默认选中功能以及IOMUX选择
OLED	SPI1_DIO(MOSI)	Y11	HAL_IOMUX_PIN_P3_5	SPI1_DIO	Function 4
	SPI1_CLK	V11	HAL_IOMUX_PIN_P3_7	SPI1_CLK	Function 4
	SPI1_DI0(MISO)	W10	HAL_IOMUX_PIN_P3_4	GPIO_P3_4	Function 0
	OLED_RST	U10	HAL_IOMUX_PIN_P3_6	GPIO_P3_6	Function 0
	AP3216C_INT	T5	HAL_IOMUX_PIN_P4_7	GPIO_P4_7	Function 0
	SPI0_CS0	B9	HAL_IOMUX_PIN_P0_6	GPIO_P0_6	Function 0
I2C1	I2C_SCL1	F11	HAL_IOMUX_PIN_P0_2	GPIO_P0_2	Function 0
	I2C_SDA1	E12	HAL_IOMUX_PIN_P0_3	GPIO_P0_3	Function 0
T-FLASH	SDMMC0_D2	F7	HAL_IOMUX_PIN_P1_0	SDMMC_DATA2	Function 1
	SDMMC0_D3	E6	HAL_IOMUX_PIN_P1_1	SDMMC_DATA3	Function 1
	SDMMC0_CMD	M12	HAL_IOMUX_PIN_P1_2	SDMMC_CMD	Function 1
	SDMMC0_CLK	N12	HAL_IOMUX_PIN_P1_3	SDMMC_CLK	Function 1
	SDMMC0_D0	D9	HAL_IOMUX_PIN_P1_4	SDMMC_DATA0	Function 1
	SDMMC0_D1	C7	HAL_IOMUX_PIN_P1_5	SDMMC_DATA1	Function 1
	SDMMC0_DET_L	Y6	HAL_IOMUX_PIN_P3_1	GPIO_P3_1	Function 0
蜂鸣器	PWM0	N10	HAL_IOMUX_PIN_P2_6	GPIO_P2_6	Function 0
LED	LED3	AA5	HAL_IOMUX_PIN_P4_2	GPIO_P4_2	Function 0
	LED4	AA4	HAL_IOMUX_PIN_P4_3	GPIO_P4_3	Function 0
	LED5	R4	HAL_IOMUX_PIN_P4_4	GPIO_P4_4	Function 0
KEY	KEY1	M13	HAL_IOMUX_PIN_P2_7	GPIO_P2_7	Function 0
	KEY2	D7	HAL_IOMUX_PIN_P2_4	GPIO_P2_7	Function 0
	KEY3	E8	HAL_IOMUX_PIN_P2_5	GPIO_P2_5	Function 0
	KEY4	W6	HAL_IOMUX_PIN_P3_2	GPIO_P3_2	Function 0
MPU6050	MPU6050_INT	Y9	HAL_IOMUX_PIN_P4_1	GPIO_P4_1	Function 0
QMC5883L	QMC5883L_INT	T4	HAL_IOMUX_PIN_P4_6	GPIO_P4_6	Function 0
AP3216C	AP3216C_INT	T5	HAL_IOMUX_PIN_P4_7	GPIO_P4_7	Function 0
UART串口	UART_RX	U12	HAL_IOMUX_PIN_P1_6	UART0_RXD	Function 1
	UART_TX	V13	HAL_IOMUX_PIN_P1_7	UART0_TXD	Function 1
30p扩展接口	UART2_RXD	D11	HAL_IOMUX_PIN_P2_2	UART2_RXD	Function 2
	UART2_TXD	C12	HAL_IOMUX_PIN_P2_3	UART2_TXD	Function 2
	SPI0_DI0(MISO)	B10	HAL_IOMUX_PIN_P0_4	SPI0_DI0	Function 1
	SPI0_CLK	E10	HAL_IOMUX_PIN_P0_5	SPI0_CLK	Function 1
	SPI0_CS0	B9	HAL_IOMUX_PIN_P0_6	SPI0_CS0	Function 1
	SPI0_DIO(MOSI)	C10	HAL_IOMUX_PIN_P0_7	SPI0_DIO	Function 1
	SWDIO	C8	HAL_IOMUX_PIN_P0_0	GPIO_P0_0	Function 0
	SWCLK	F9	HAL_IOMUX_PIN_P0_1	GPIO_P0_1	Function 0

                                                            表2 HaaS EDU k1 GPIO默认分配

 

默认每个模块（比如I2C，SPI， ADC,  PWM,  SDCARD等）的占用的GPIO的配置都已经分别封装到每个模块内部去了，比如SPI0初始化后，驱动代码就会自动将GPIO_P0_4，GPIO_P0_5，GPIO_P0_6，GPIO_P0_7配置成SPI模式。不需要再次手动配置。

所有的I2C器件（MPU6050、QMC5883L、AP3216C等）都连接到一根I2C总线上（GPIO_P0_2，GPIO_P0_3）。

所有的IO均可以配置成GPIO模式，但是对于已经被占用了的IO，以不影响基本功能为前提（比如OLED占用了三个SPI管脚，如果需要OLED显示，就不要重新配置这三个IO了）。对于未被占用的这些GPIO，均可以通过GPIO初始化的方式重新初始化，AliOS Things中对这些接口已经进行了封装，直接调用即可。

以30P扩展口的UART2_RXD为例，当我们不使用uart2时，可以将其配置成普通的GPIO来使用。首先从表2中查到UART2_RXD的的"GPIO对应软件port名"项对应的port_num为HAL_IOMUX_PIN_P2_2。

配置如下：

gpio_dev_t gpio_test;

gpio_test.port = HAL_IOMUX_PIN_P2_2; // UART2_RXD引脚对应的port number

/* set as output mode */

gpio_test.config = OUTPUT_PUSH_PULL;

ret = hal_gpio_init(&gpio_test);

在AliOS Things中，GPIO的使用都已经封装到了HaL层接口里面。下面详细介绍一下。

 

2、HAL层接口介绍

2.1、API列表

hal_gpio_init	初始化指定GPIO管脚
hal_gpio_output_high	使指定GPIO输出高电平
hal_gpio_output_low	使指定GPIO输出低电平
hal_gpio_output_toggle	使指定GPIO输出翻转
hal_gpio_input_get	获取指定GPIO管脚的输入值
hal_gpio_enable_irq	使能指定GPIO的中断模式，挂载中断服务函数
hal_gpio_disable_irq	关闭指定GPIO的中断
hal_gpio_clear_irq	清除指定GPIO的中断状态
hal_gpio_finalize	关闭指定GPIO

 

2.2、API详情

请参考include/aos/hal/gpio.h

 

2.2.1、相关结数据结构

gpio_dev_t

typedef struct {

    uint8_t       port;    /* gpio逻辑端口号 */

    gpio_config_t config;  /* gpio配置信息 */

    void         *priv;    /* 私有数据 */

} gpio_dev_t;

gpio_config_t

typedef enum {

    ANALOG_MODE,               /* 管脚用作功能引脚，如用于pwm输出，uart的输入引脚 */

    IRQ_MODE,                  /* 中断模式，配置为中断源 */

    INPUT_PULL_UP,             /* 输入模式，内部包含一个上拉电阻 */

    INPUT_PULL_DOWN,           /* 输入模式，内部包含一个下拉电阻 */

    INPUT_HIGH_IMPEDANCE,      /* 输入模式，内部为高阻模式 */

    OUTPUT_PUSH_PULL,          /* 输出模式，普通模式 */

    OUTPUT_OPEN_DRAIN_NO_PULL, /* 输出模式，输出高电平时，内部为高阻状态 */

    OUTPUT_OPEN_DRAIN_NO_PULL, /* 输出模式，输出高电平时，被内部电阻拉高 */

} gpio_config_t;

gpio_irq_trigger_t

typedef enum {

    IRQ_TRIGGER_RISING_EDGE  = 0x1, /* 上升沿触发 */

    IRQ_TRIGGER_FALLING_EDGE = 0x2, /* 下降沿触发 */

    IRQ_TRIGGER_BOTH_EDGES   = IRQ_TRIGGER_RISING_EDGE | IRQ_TRIGGER_FALLING_EDGE,                                    /* 上升沿下降沿均触发 */

} gpio_irq_trigger_t;

gpio_irq_handler_t

typedef void (*gpio_irq_handler_t)(void *arg);

 

2.2.2、hal_gpio_init

GPIO 初始化

函数原型

int32_t hal_gpio_init(gpio_dev_t *gpio)；

参数

gpio_dev_t *gpio

入参

GPIO设备描述，定义需要初始化的GPIO管脚的相关特性

用户自定义该结构体

返回值

类型：int 返回成功或失败, 返回0表示GPIO初始化成功，非0表示失败

 

调用示例

#define GPIO_LED_IO HAL_IOMUX_PIN_P4_2 // LED3

gpio_dev_t led;

led.port = GPIO_LED_IO;

/* set as output mode */

led.config = OUTPUT_PUSH_PULL;

ret = hal_gpio_init(&led);

2.2.3、hal_gpio_output_high

某GPIO输出高电平

函数原型

int32_t hal_gpio_output_high(gpio_dev_t *gpio)

参数

gpio_dev_t *gpio

入参

GPIO设备描述

使用hal_gpio_init初始化传入值 ，需要预设输出模式

返回值

类型：int 返回成功或失败, 返回0表示GPIO输出高电平成功，非0表示失败

调用示例

#define GPIO_IO_OUT HAL_IOMUX_PIN_P4_2 //LED3

gpio_dev_t gpio_out;

gpio_out.port = GPIO_IO_OUT;

/* set as output mode */

gpio_out.config = OUTPUT_PUSH_PULL;

ret = hal_gpio_init(&gpio_out);

ret= hal_gpio_output_high(&gpio_out);

 

2.2.4、hal_gpio_output_low

某GPIO输出低电平

函数原型

int32_t hal_gpio_output_low(gpio_dev_t *gpio)

参数

gpio_dev_t *gpio

入参

GPIO设备描述

使用hal_gpio_init初始化传入值 ，需要预设输出模式

返回值

类型：int 返回成功或失败, 返回0表示GPIO输出低电平成功，非0表示失败

调用示例

#define GPIO_IO_OUT HAL_IOMUX_PIN_P4_2 //LED3

gpio_dev_t gpio_out;

gpio_out.port = GPIO_IO_OUT;

/* set as output mode */

gpio_out.config = OUTPUT_PUSH_PULL;

ret = hal_gpio_init(&gpio_out);

ret= hal_gpio_output_low(&gpio_out);

 

2.2.5、hal_gpio_output_toggle

某GPIO输出翻转

函数原型

int32_t hal_gpio_output_toggle(gpio_dev_t* gpio)

参数

gpio_dev_t *gpio

入参

GPIO设备描述

使用hal_gpio_init初始化传入值 ，需要预设输出模式

返回值

类型：int 返回成功或失败, 返回0表示GPIO翻转成功，非0表示失败。

调用示例

#define GPIO_IO_OUT HAL_IOMUX_PIN_P4_2 //LED3

gpio_dev_t gpio_out;

gpio_out.port = GPIO_IO_OUT;

/* set as output mode */

gpio_out.config = OUTPUT_PUSH_PULL;

ret = hal_gpio_init(&gpio_out);

ret= hal_gpio_output_toggle(&gpio_out);

 

2.2.6、hal_gpio_input_get

获取某GPIO管脚输入值

函数原型

int32_t hal_gpio_input_get(gpio_dev_t *gpio, uint32_t *value)

参数

gpio_dev_t *gpio	入参	GPIO设备描述	使用hal_gpio_init初始化传入值 ，需要预设输入模式
uint32_t *value	出参	需要获取的管脚值存放地址	自定义uint32_t数据结构，传入地址

返回值

类型：int 返回成功或失败, 返回0表示GPIO输入获取成功，非0表示失败。

调用示例

#define GPIO_IO_OUT HAL_IOMUX_PIN_P2_7 //KEY1

uint32_t pinval = 0;

gpio_dev_t gpio_out;

gpio_out.port = GPIO_IO_OUT;

/* set as input mode */

gpio_out.config = INPUT_PULL_UP;

ret = hal_gpio_init(&gpio_out);

ret= hal_gpio_input_get(&gpio_out,&pinval);

 

2.2.7、hal_gpio_enable_irq

使能指定GPIO的中断模式，挂载中断服务函数，需要预先调用hal_gpio_init，设置IRQ_MODE。

函数原型

int32_t hal_gpio_enable_irq(gpio_dev_t *gpio, gpio_irq_trigger_t trigger,gpio_irq_handler_t handler, void *arg)

参数

gpio_dev_t *gpio	入参	GPIO设备描述	使用hal_gpio_init初始化传入值
gpio_irq_trigger_t	入参	中断的触发模式，上升沿、下降沿还是都触发	直接使用gpio_irq_trigger_t枚举
gpio_irq_handler_t handler	入参	中断服务函数指针，中断触发后将执行指向的函数
void *arg	入参	中断服务函数的入参

返回值

类型：int 返回成功或失败, 返回0使能中断成功，非0表示失败。

调用示例

#define GPIO_IO_INT HAL_IOMUX_PIN_P2_7 //KEY1

void gpio_irq_fun(void *arg)

{

}

gpio_dev_t gpio_int;

gpio_int.port = GPIO_IO_INT;

/* set as int mode */

gpio_int.config = IRQ_MODE;

ret = hal_gpio_init(&gpio_int);

/* int triggered int rising edge */

ret= hal_gpio_enable_irq(&gpio_int, IRQ_TRIGGER_RISING_EDGE,gpio_irq_fun,NULL);

 

2.2.8、hal_gpio_disable_irq

关闭指定GPIO的中断。

函数原型

int32_t hal_gpio_disable_irq(gpio_dev_t *gpio)

参数

gpio_dev_t *gpio

入参

GPIO设备描述

使用hal_gpio_init初始化传入值

返回值

类型：int 返回成功或失败, 返回0表示中断去使能成功，非0表示失败。

调用示例

ret= hal_gpio_disable_irq(&gpio_int);

 

2.2.9、hal_gpio_clear_irq

清除指定GPIO的中断。

函数原型

int32_t hal_gpio_clear_irq(gpio_dev_t *gpio)

参数

gpio_dev_t *gpio

入参

GPIO设备描述

使用hal_gpio_init初始化传入值

返回值

类型：int 返回成功或失败, 返回0表示清中断成功，非0表示失败。

调用示例

ret= hal_gpio_clear_irq(&gpio_int);

2.2.10、hal_gpio_finalize

关闭指定GPIO，及其中断。

函数原型

int32_t hal_gpio_finalize(gpio_dev_t *gpio)

参数

gpio_dev_t *gpio

入参

GPIO设备描述

使用hal_gpio_init初始化传入值

返回值

类型：int 返回成功或失败, 返回0表示关闭成功，非0表示失败。

调用示例

ret= hal_gpio_finalize(&gpio_int);

 

3、案例介绍

本小结主要学习通过LED验证GPIO的输出。

3.1、硬件实现

本章用到的硬件为LED5 (GPIO_P4_4，对应面板的L1)、LED4 (GPIO_P4_3，对应面板的L2), LED3(GPIO_P4_2，对应面板的L3)。

如下图：

 

图1 硬件示意图

 

其电路在开发板上默认是已经连接好了的。GPIO拉低点亮，拉高熄灭，所以在硬件上不需要动任何东西。其连接原理图如图下：

 

图2 LED部分原理图

 

3.2、软件设计

本小节用到了三个GPIO，通过拉高GPIO就可以让对应的LED亮起来，通过拉低GPIO再将对应的LED灭掉。

运行效果

三个状态灯一直循环闪烁。

应用代码

通过控制GPIO的高低来控制LED1的亮灭。

代码路径如下：

application/example/edu_demo/mfg_test/led_test.c
 

void led_blink(void)

{

    unsigned int led_id = 0;



    while(led_test_flag) {

        if(led_id % 2 == 0) {

            led_switch(1, LED_ON);

            led_switch(2, LED_ON);

            led_switch(3, LED_ON);

        } else {

            led_switch(1, LED_OFF);

            led_switch(2, LED_OFF);

            led_switch(3, LED_OFF);

        }

        aos_msleep(500);

        led_id ++;

    }

}

LED代码实现

代码路径如下：

platform/board/haaseduk1/drivers/led.c

void led_switch(led_num_e id, led_e onoff)

{

    int ret = 0;

    gpio_dev_t led;



    /* gpio port config */

    switch (id) {

        case 1: led.port = HAL_IOMUX_PIN_P4_4;

            break;

        case 2: led.port = HAL_IOMUX_PIN_P4_3;

            break;

        case 3: led.port = HAL_IOMUX_PIN_P4_2;

            break;

        default:

            return;

    }



    /* set as output mode */

    led.config = OUTPUT_PUSH_PULL;



    ret = hal_gpio_init(&led);

    if(ret != 0) {

        printf("hal_gpio_init %d failed, ret=%d\n", id, ret);

        return;

    }



    if(onoff == LED_ON) {

        ret = hal_gpio_output_high(&led);

    } else {

        ret = hal_gpio_output_low(&led);

    }

    if(ret != 0) {

        printf("hal_gpio_output %d failed, ret=%d\n", id, ret);

        return;

    }

}

3.3、编译与下载

3.3.1、代码准备

参考HaaS EDU K1 快速开始下载HaaS EDK K1的完成代码。

• 打开edu_demo的产测开关

application/example/edu_demo/Config.in

在该文件中修改编译选项，打开EDK_DEMO_FACTORY_TEST_ENABLIE开关。

config EDK_DEMO_FACTORY_TEST_ENABLIE

    bool "enable factory test function"

    default y

• 加入Demo到启动代码

application/example/edu_demo/app_entry.c

函数application_start中注释掉menu_init();，添加led_test();

        //menu_init();

        led_test();

 

3.3.2、编译

有两种方法进行编译，

命令行方式

aos make distclean

aos make edu_demo@haaseduk1 -c config

aos make

 

3.3.3、烧录

• 命令行方式

aos upload

• 图形界面方式

详见haaS EDU k1 快速开始 第4.3.3章节-使用GUI工具烧录部分。

 

开发者技术支持

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