2021年07月16日 | MC9S12G128模块化分层化软件架构之四——LED

1 overview

1.1 目的

本文档用于起点开发板的PORT模块软件编写说明。

不局限于硬件功能的实现，着眼于实现高质量、优美的软件。

2 软件分层架构

软件分为底层驱动层——driver层，中间件层（本软件中称之为modules）和应用层——application。

2.1 driver层

与MCU寄存器打交道的软件放在driver层。

diver层分为两部分，一部分是MCU芯片内部寄存器中需要配置的参数，每一个module里面有一个xxx_cfg.c，把MCU在本module中尽量多的寄存器都放在指针数组中，给上层的中间件层和driver层中的服务函数访问。

如在drio_cfg.c中定义drio_dir_reg[]

在drio.c中的drio_set_pin_input()函数会访问该数组以设置某个具体的port和pin的为输入属性。

2.2 中间件层

中间件中放每个模块的相关功能。中间件层分为两部分，一部分为服务函数，包括如每个模块的初始化（IO初始化，ADC初始化）、每个模块处理任务、每个模块数据采集任务。另外一部分为配置部分，需要根据硬件原理图填入对应的配置。

如在中间件层的mdio.c中，包括了IO的初始化部分和输入的IO的电平采集任务；

在mdio_cfg.c中，则是具体的IO输出输入配置；

3 LED分析

3.1 原理图

起点开发板共计8个LED。

3.2     PORT和PIN的处理

以PORTT为例：

从《MC9S12G128模块化分层化软件架构之二——IO驱动》中可知，方向寄存器DDR可以存储在drio_cfg.c的drio_dir_reg数组中，

PP2~PP7、PT6和PT7引脚设置为输出：

BYTEOP_BIT_CLEAR_AT(*drio_dir_reg[port],pin);

4 软件实现

4.1 CodingRule

具体可在源码的 .MC9S12G128_LEDSourcescode_rules.txt中可见。

4.2 driver层

4.2.1 drio.c

该文件中主要有以下功能：

① 引脚输出设置；

② 引脚输入设置；

③ 引脚上拉下拉使能设置；

④ 引脚下拉下拉选择；

4.2.1.1 引脚输出设置修改

形参：

port： drio_cfg.h中所有的枚举的port；

pin：drio_cfg.h中所有枚举的PIN；

使用位操作

4.2.1.2 引脚输入设置

形参：

port： drio_cfg.h中所有的枚举的port；

pin：drio_cfg.h中所有枚举的PIN；

使用位操作

4.2.1.3 设置引脚输出值

形参：

port： drio_cfg.h中所有的枚举的port；

pin：drio_cfg.h中所有枚举的PIN；

bit_val：引脚要输出的电平值；

4.2.2 drio.h

函数声明

4.3 中间件module层

4.3.1 mdio_cfg.c

该文件与MCU原理图紧密关联，根据原理图，文件中应当定义有哪些port的哪些PIN是输出的，哪些port的哪些PIN是输入的，输入的引脚是否需要上拉还是下拉，是否需要debounce，debounce的时长是多少，debounce方式是什么？

考虑的问题可以在文件的log中看到：

4.3.1.1 引脚输出配置

输出的引脚具有以下属性：

* port

* pin

* open drain（可省略）

* 初始化引脚电平

 * 进入睡眠模式的引脚电平（在实际应用中，MCU进入睡眠模式后需要明确输出脚的电平。）

增加输出port和pin：

数组化配置，更有利于实现平台化配置，方便产品的迭代和多样化。

4.3.1.2 引脚输入配置

输出的引脚具有以下属性：

* port

* pin

* deb_type(debounce type)

* deb_ctr(debounce counter)

4.3.1.3  输出输入数组大小定义

设置数组中配置元素大小的意义在于可以在mdio_init初始化中确定需要初始化的个数，在input IO采样的任务中，可以明确采样的个数。

4.3.2 mdio_cfg.h

4.3.2.1 输出数组类型结构体定义

4.3.2.2 输入数组类型结构体定义

4.3.2.3  debounce方式枚举定义

4.3.2.4  无效值定义

4.3.3 mdio.c

4.3.3.1 io初始化函数

codeing rule:

① 使用指针指向mdio_output_cfg和mdio_input_cfg，不直接操作全局数组；

② 对port和pin的范围有效性判断；

4.3.4 mdio.h

函数声明：

4.3.5 apl_led.h

在应用层中，应该只调用中间层——module层。

① 首先要确定的是每个LED的在mdio_cfg.c中的mdio_output_cfg[]中的index是多少；

② 使用宏给应用层提供LED_ON和LED_OFF的接口，然后宏替换为中间层的接口；

代码如下：

4.3.6 apl_led.c

暂时使用apl_led.h中的宏提供LED_ON和LED_OFF，后期需要在apl_led.c中添加LED闪烁和PWM调节LED光亮。

4.3.7 main.c

4.3.7.1 时间片基准

在main函数中使用delay_1ms模拟1毫秒时间片，为main提供时间片基准。

4.3.7.2 LED500ms周期闪烁

LED闪烁周期LED_TASK_PERIOD为500，tick_ctr当做计时器，计满清零。

注意：tick_ctr最大为65536，但是不能让tick_ctr自动的加满至65536后溢出归零。

5 软件测试及调试

5.1 MCU register

5.1.1 DDR数据方向寄存器

从图中可以看出，我们需要PP2~PP7的DDR为1，即output，PPT6和PPT7的DDR为1，即output，正确无误。

5.1.2 Data Register数据寄存器

5.1.2.1 LEDOFF

在LED_OFF出打断点，LED OFF需要输出高电平，即数据寄存器为1，从图中可见，当程序运行出LED_OFF的代码后，PTT的PTT6和PTT7，PTP的PTP2~PTP7数据寄存器都为1。

5.1.2.2 LED ON

在LED_ON处打断点，LED ON需要输出高电平，即数据寄存器为0，从图中可见，当程序运行到LED_ON的代码后，PTT的PTT6和PTT7，PTP的PTP2~PTP7数据寄存器都为0。（注LED8对应的PIN为PTT6，还未运行完APL_LED8_ON，所以PTT6还是1.）

5.2 tick_ctr循环周期

从图中可以见看出，当进入LED_ON时，tick_ctr为7000，可以整除LED_TASK_PERIOD（500）。

5.3 tick_ctr归零

在tick_ctr归零处打断点，当tick_ctr大于等于(65535 – 65535 % 500)时，tick_ctr归零，开始新的循环。

5.4 实物展示