nRF51822外设应用[2]：GPIOTE的应用-按键检测

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1. nRF51822寄存器类型

　　nRF51822的寄存器和一般的单片机有所差别，nRF51822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。

2. GPIOTE(GPIO Tasks and Events)

2.1 功能描述

　　nRF51822在GPIO的基础上引入了任务和事件（GPIOTE）的概念，nRF51822的GPIOTE共有4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通道的Task可以用来执行以下写操作：

• 置位。
• 清除。
• 翻转。

　　事件可以由以下的输入状态产生：

• 上升沿。
• 下降沿。
• 任意电平跳变。

2.1.1 管脚Tasks和Events

　　Tasks和Events通过CONFIG[n](n=0~3)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]用于写管脚，IN[n]由管脚状态变化触发。

　　当把某个管脚分配给OUT[n]任务或IN[n]事件后，该管脚就只能被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]事件控制某个管脚，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管脚时，CONFIG[n]寄存器中的OUTINIT决定了该管脚脚的初始值。可以通过配置OUTINIT来设置管脚初始化状态为高电平或是低电平。

2.1.2 PORT事件

　　GPIOTE除了4个通道外，还包含一个PORT事件。PORT事件由使用GPIO DETECT信号的多个管脚触发，PORT中的任意一个管脚上的上升沿都会触发PORT事件。

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。

3. 按键实验程序

　　本实验使用的程序是：nrf51-app-button-example-master。

3.1 运行环境

• 编译环境：MDK5。
• SDK版本：SDK 8.0.0

3.2 按键检测原理

　　程序中对按键的处理如下：通过GPIOTE的PORT事件来检测有无按键按下，当检查到按键按下时，启动定时器开始计时(程序中设置的位50ms)，在定时器超时中断中若检测到该按键仍然为按下的状态，则认为这是一个有效的按键。在这里使用定时器(软件定时器)是为了消除按键抖动。

图1：按键检测和消抖

　　若在第一个按键检测流程没有处理完时(该按键的定时器还在运行)，又有一个按键按下，这时，定时器会重新开始计时，如下图所示。

图2：多个按键处理

3.3 程序下载和验证

3.3.1 程序下载

　　本实验无需下载协议栈，如果开发板中已经下载了协议栈，需要通过nRF STUDIO进行擦除。

　　程序可以用nRFgo Studio下载，也可以在MDK中直接下载调试，在这里我们用nRFgo Studio下载。切换到“Program Application”选项卡。点击“Browse…”按钮打开应用程序的HEX文件（位于“…\ nrf51-app-button-example-master\pca10028 \arm5\_build”目录下的 GPIOTE_BUTTON.hex）。点击“Program”下载程序。

3.3.2 实验现象

　　分别按下S1~S4按键，每按一次，对应的指示灯(D1~D4)状态会翻转一次。