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2021年08月10日 | MC9S12G128模块化分层化软件架构之五——IO优化
2021-08-10 来源：eefocus
1 overview
1.1 目的
本文档用于起点开发板的GPIO模块软件优化说明。
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 优化内容
2.1 软件功能
①增加PORTA、PORTB、PORTC、PORTD和PORTAD引脚的相关配置；
②driver层和module层针对新增的PORT进行调整；
2.2 编程健壮性
①常量前增加const修饰；
②仅用于本文件调用的变量和函数前增加static；
3 软件实现
3.1 CodingRule
具体可在源码的 .MC9S12G128_IO_optimizeSourcescode_rules.txt中可见。
3.2 driver层优化
3.2.1 drio_cfg.c
3.2.1.1 drio_dir_reg[]方向寄存器优化
变化如下：
①增加const修饰；
②增加DRIO_HAS_PORTA2D宏配置；
③增加DDR1AD和DDR0AD两个寄存器，用于PORTAD的引脚设置；
修改原因：
①增加const原因：
根据coding rule，对于常量，需要增加const修饰；
②增加DRIO_HAS_PORTA2D原因：
对于不同引脚的MC9S12G128，100脚是有PORTA到PORTD的，对于64PIN的并没有，所以这里可以增加宏在预编译时进行配置；
③增加DDR1AD和DDR0AD两个寄存器：
PORTAD有16个引脚，DRIO_PIN0到DRIO_PIN7对应的方向寄存器是DDR1AD；DRIO_PIN8到DRIO_PIN15对应的方向寄存器是DDR0AD；
3.2.1.2 drio_data_reg[]数据寄存器优化
改动如下：
① 增加const修饰；
②增加DRIO_HAS_PORTA2D宏配置；
③增加PT1AD和PT0AD两个寄存器，用于PORTAD的引脚设置；
增加PT1AD和PT0AD修改原因：
PORTAD有16个引脚，DRIO_PIN0到DRIO_PIN7对应的数据寄存器是PT1AD；DRIO_PIN8到DRIO_PIN15对应的数据寄存器是PT0AD；
3.2.2 drio_cfg.h
3.2.2.1 宏定义DRIO_HAS_PORTA2D
变化如下：
从下图中可以看出，MC9S12G128中的引脚不仅仅是PORTE、PORTT、PORTS、PORTM、PORTP、PORTJ，还有PORTAD，如果引脚是100脚的MC9S12G128还有PORTA、PORTB、PORTC、PORTD。但是因为引脚个数的限制，并不是所有的MC9S12G128都有PORTA到PORTD，所以可以使用宏来配置是否有PORTA到PORTD这几个PORT。
原来的drio_cfg.h只有PORTT、PORTS、PORTM、PORTP、PORTJ，现在增加PORTAD和PORTA、PORTB、PORTC、PORTD。
其中PORTAD是一个特殊的PORT，因为PORTAD有16个引脚。其寄存器如下：
为了便于driver层调用drio_dir_reg[]等级寄存器数组进行索引，而不需要对PORTAD单独处理，将PORTAD分为DRIO_PORTAD和DRIO_PORTAD_DUPLICATE。上层module层调用时，只需要选择DRIO_PORTAD这个port即可，当引脚大于DRIO_PIN7时，port加一，变为DRIO_PORTAD_DUPLICATE去索引drio_dir_reg[]和drio_data_reg[]，这两个寄存器数组的变化见drio_cfg.c。
3.2.2.2 枚举DRIO_PIN
变化如下：
由于POATAD由16个引脚，为例module层在配置GPIO时，在选择引脚时不必纠结于是PT0AD还是PT1AD的引脚，而只需要选择DRIO_PORTAD和DRIO_PIN0还是DRIO_PIN15。因为在原理图和芯片手册引脚配置图中，只有PAD0到PAD15，如下图：
至于如何设置对应的方向寄存器和数据寄存器，已在drio_cfg.c和drio.c中设置好。具体可以见drio_cfg.c和drio.c章节。
3.2.2.3 声明extern
3.2.3 drio.c
change log:
3.2.3.1 drio_set_pin_input
变动如下：
除了port范围和pin范围的有效性检查外，针对PORTAD的DRIO_PIN8到DRIO_PIN15增加的port处理，原因在drio_cfg.h和drio_cfg.c中可见；
port范围和pin范围的有效性检查是为了防止drio_dir_reg[]数组越界，其实在上层module层已经做了防越界处理，这里也可以省略。
3.2.3.2 drio_set_pin_output优化
3.2.3.3 drio_set_pin_value优化
3.2.3.4 增加drio_read_pin
为下节读取引脚电平的按键采集作准备。
3.3 中间件module层优化
3.3.1 mdio_cfg.c优化
常量增加const修饰。
如下：
3.3.2 mdio_cfg.h
extern 变量声明
3.3.3 mdio.c
3.3.3.1 io初始化函数mdio_init优化
指针改为指向常量的指针
4 软件测试及调试
4.1 PORTAD验证代码
增加了PORTAD后，为了验证PORTAD可以正确设方向寄存器和数据寄存器，在drio_cfg.c中增加PORTAD的输出设置，如下：
4.2 MCU register
4.2.1 DDR数据方向寄存器
PORTAD的方向寄存器DDR1AD和DDR0AD，从图中可以看出，我们需要DDR1AD和DDR0AD每个位都为1，即output。 debug时可以看到：DDR1AD和DDR0AD每个位都为1。
4.2.2 Data Register数据寄存器
根据mdio_cfg.cz中的配置，PT1AD应该为0x55，PT0AD应该为0xff，debug可以看到如下：
根据原理图：
测试左侧引脚电平从AN0到AN7为1 0 1 0 1 0 1 0，对应PT1AD为0x55，右侧引脚均为高电平。
史海拾趣
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