SAM4E单片机之旅——6、LED闪烁之按钮控制

现在试试用按钮控制LED灯……让LED在一个按钮按下时亮起；弹起时灭掉。

主要目的是学习GPIO的输入及中断。

一、 电路

图中的J39-n是几个跳线插座，位置在开发板LCD附近，往下进行前要先确保跳线是接通的。

可以看到，当按钮按下时，引脚接地。即若引脚接个上拉电阻，则在按钮弹起状态下，引脚处于高电平状态；而在按钮按下时，则处于低电平状态。

这次使用的按钮是BP3，即PA20引脚；LED为蓝色LED，即PA0。

二、 最简单的办法

在开发版重置时，所有的引脚就默认接了上拉电阻。

所以，直接使用一根杜邦线将PA20和PA0短接，就可以用BP3控制蓝色LED了。

三、 稍微有技术含量的思路

假设，身边不存在杜邦线……

那么很直接的思路就是根据按钮引脚的电平，来控制LED灯引脚的电平。可以选择通过不断查询来获取按钮引脚的电平状态，但我们现在使用更高级的武器：中断。

我们让按钮引脚在电平变换时产生一个中断，然后在中断服务函数中控制LED引脚电平。

四、 LED引脚的配置

这个配置已经做过多次了……

五、 输入引脚的配置

1. 启用PIO控制器的时钟。启用中断、获取引脚电平需要开启相应PIO控制器的时钟。

PMC->PMC_PCER0 = (1 << ID_PIOA);

2. 引脚配置为仅做输入用途

#define BUTTON_PIO PIO_PA20
/* 使用PIO控制器控制引脚 */
PIOA->PIO_PER = BUTTON_PIO;
/* 禁用引脚输出，即按钮引脚仅做为输入引脚 */
PIOA->PIO_ODR = BUTTON_PIO;

3. 启用上拉电阻。默认情况下无需做此设置。但配置时需要注意，在启用上拉电阻前需要禁用下拉电阻。

/* 启用上拉电阻（不过重置时就是默认启用的） */
PIOA->PIO_PPDDR = BUTTON_PIO;
PIOA->PIO_PUER = BUTTON_PIO;

4. 启用中断。

/* 启用中断 */
PIOA->PIO_IER = BUTTON_PIO;
/* 不使用额外中断控制模式 */
PIOA->PIO_AIMDR = BUTTON_PIO;
/* NVIC中启用中断 */
NVIC_ClearPendingIRQ(PIOA_IRQn);
NVIC_SetPriority(PIOA_IRQn, 0);
NVIC_EnableIRQ(PIOA_IRQn);

这样，该引脚就会在输入电平的上升沿及下降沿，即按钮弹起及按下时，产生中断了。

六、 错误的的中断配置

GPIO可以选择一些额外的中断控制模式：上升沿触发，下降沿触发，低电平触发，高电平触发。为使引脚在检测到上升沿或下降沿时均触发中断，做了以下配置：

/* 注：这是错误的做法 */
/* 启用额外中断控制模式 */
PIOA->PIO_AIMER = BUTTON_PIO;
/* 选择边沿触发 */
PIOA->PIO_ESR = BUTTON_PIO;
/* 上升和下降沿 */
PIOA->PIO_REHLSR = BUTTON_PIO;
PIOA->PIO_FELLSR = BUTTON_PIO;

这样做的后果是，只会在下降沿触发中断。原因是，上面提到的几种中断模式中，只能使用一种——即最后的语句配置的“下降沿/低电平”触发中断。

而在不启用额外中断控制时，则会在两种边沿都会触发中断。

七、 中断服务函数

有这样几个寄存器：

PIO_ELSR——用来表示触发中断的是电平还是边沿

PIO_FRLHSR——用来表示触发中断的是下降沿或低电平，还是上升沿或高电平

很遗憾，在不使用额外中断控制模式下，这些寄存器都是无效果的。

但可以通过读取PIO_PDSR寄存器来直接确定引脚的电平。需要注意，使用这个寄存器时，需要先开启PIO控制器的时钟。

代码逻辑比较简单：

#define LED_PIO		PIO_PA0
void PIOA_Handler()
{
	/* 获取中断的状态，同时拉低中断 */
	uint32_t status = PIOA->PIO_ISR;
	/* 先确定是否是由按钮引脚触发的中断 */
	if ((status & BUTTON_PIO) != 0)
	{
		if (PIOA->PIO_PDSR & BUTTON_PIO)
		{
			/* 高电平，按钮弹起 */
			PIOA->PIO_SODR = LED_PIO;
		}
		else
		{
			/* 低电平，按钮按下 */
			PIOA->PIO_CODR = LED_PIO;
		}
	}
}

附 完整代码

#include <sam.h>

/* 使用的按钮为bp3, 引脚为PA20 */
#define BUTTON_PIO	PIO_PA20
#define LED_PIO		PIO_PA0

void ConfigButtonPIO()
{
	/* 使用PIO控制器控制引脚 */
	PIOA->PIO_PER = BUTTON_PIO;
	/* 禁用引脚输出，即按钮引脚仅做为输入引脚 */
	PIOA->PIO_ODR = BUTTON_PIO;

	/* 启用上拉电阻（不过重置时就是开启的） */
	PIOA->PIO_PPDDR = BUTTON_PIO;
	PIOA->PIO_PUER = BUTTON_PIO;

	/* 启用中断 */
	PIOA->PIO_IER = BUTTON_PIO;
	/* 不使用额外中断控制模式 */
	PIOA->PIO_AIMDR = BUTTON_PIO;

	/* NVIC中启用中断 */
	NVIC_ClearPendingIRQ(PIOA_IRQn);
	NVIC_SetPriority(PIOA_IRQn, 0);
	NVIC_EnableIRQ(PIOA_IRQn);
}

void ConfigLEDPIO(void)
{
	/* LED引脚由PIO控制器控制输出 */
	PIOA->PIO_PER = LED_PIO;
	PIOA->PIO_OER = LED_PIO;
	PIOA->PIO_OWER = LED_PIO;
	/* 默认灯灭 */
	PIOA->PIO_SODR = LED_PIO;
}

void PIOA_Handler()
{
	/* 获取中断的状态，同时拉低中断 */
	uint32_t status = PIOA->PIO_ISR;
	/* 先确定是否是由按钮引脚触发的中断 */
	if ((status & BUTTON_PIO) != 0)
	{
		if (PIOA->PIO_PDSR & BUTTON_PIO)
		{
			/* 高电平，按钮弹起 */
			PIOA->PIO_SODR = LED_PIO;
		}
		else
		{
			/* 低电平，按钮按下 */
			PIOA->PIO_CODR = LED_PIO;
		}
	}
}

int main (void)
{
	WDT->WDT_MR = WDT_MR_WDDIS;
	PMC->PMC_PCER0 = (1 << ID_PIOA);

	ConfigButtonPIO();
	ConfigLEDPIO();

	while(1)
		;

	return 0;
}