nRF52832学习记录（一、外设初识之 GPIOTE）

..添加GPIO和GPIOTE寄存器表 （对于应用的理解对着寄存器查看会比较明了，这个不管是在哪款芯片上都是如此
																				2021/9/27

这些年蓝牙5.0的应用越来越多，最近也是想着把以前Enocean的低功耗设备有过的产品，用蓝牙做一套匹配的版本，使得产品线更加丰富，我们这里选择的是主流的 nRF52832 芯片。
学习的时候当然还是得参照很多前人总结的文章。

nRF52832 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。

1、nRF52832的IO口

32个IO口中
P0.02~ P0.05 和 P0.28~ P0.31可配置为 ADC 采样引脚，其他的IO口可以任意分配到各个外设。

P0.09 和 P0.10 默认分配到 NFC 功能外设，
如果需要设置为普通IO或者映射到其他外设需要添加宏
CONFIG_NFCT_PINS_AS_GPIOS

P0.21默认作为复位引脚

串口接收尽量带上上拉电阻

2、GPIO 和 GPIOTE

在学习的第一步，GPIO 和 GPIOTE我就疑惑了，这个与以前用过的单片机和 STM32 不类似啊，为什么对于IO口需要分GPIO和GPIOTE呢？

这里在网上找了一些相关的说明：

下面的部分转至：nRF5芯片外设GPIO和GPIOTE介绍 和 nRF5芯片外设GPIO和GPIOTE介绍

GPIO和GPIOTE都属于芯片外设，但两者功能完全不一样，使用过程中不要将两者混淆。GPIO就大家通常理解的普通IO口，用来对IO口进行读写等操作。因此，如果你需要读某个IO口状态，或者将某个IO口置1，那么请使用nrf_gpio.h里面的API，比如

nrf_gpio_cfg_input 用来将IO设为输入模式，可以配置为没有pull，有上拉电阻，有下拉电阻，悬浮等4种状态
nrf_gpio_pin_set 用来输出1到IO，输出模式下驱动力灵活可配，可以配置为普通驱动力（2mA），高驱动力（10mA），甚至断开状态（跟开漏输出很像）。

除此之外，GPIO模块还有2个非常重要的功能：

• sense功能。当系统进入sleep模式（也称system OFF模式），只能通过IO口唤醒复位。当某个IO口使能了sense功能，那么它就可以用来唤醒sleep模式了。Sense使能的时候，可以配置高电平唤醒或者低电平唤醒。一般使用nrf_gpio_cfg_sense_input这个函数来使能IO口的sense功能。
• port event功能。通俗来说，port event其实就是IO口中断，而且32个IO口共用同一个中断标志位：port event，检测port event只需要内部低频时钟在工作，因此功耗非常低：0.2微安左右，但内部低频时钟只能用来检测低精度的中断事件，也就是说IO口的中断脉冲要比较宽，比如像按键这种事件，就可以用port event来检测，功能达到了功耗又低，两全其美。这里特别说明一下，port event状态（一个中断flag）是跟随IO口电平的，比如检测高电平有效，那么只要IO口电平一直为高，那么port event一直有效，该中断标志位无法通过软件清除。这会产生两个副作用：一是不断进入port event中断例程，二是前面也提到，port event是被32个IO口共用的，因此只要其中一个IO口一直有效，别的IO产生的port event就会被忽略。为此，在处理port event中断的时候，nRF5 SDK app_button模块将每个port event的极性设为toggle，也就是每进入一次port event handler，nRF5 SDK都会把port event的极性翻转一次，比如将检测为高有效变成检测为低有效，这就相当于清除了port event中断flag，从而避开上述描述的两个副作用场景。由于GPIO模块不能处理中断，所以port event中断实际是交给GPIOTE模块来一起处理的。

nRF52832 GPIO寄存器

GPIOTE，全称GPIO Tasks and Events，GPIOTE首先是一个外设模块，因此它遵守芯片外设最基本规则：每一个时刻每一个GPIO口只能被一个外设使用，因此当某一个IO口被用做GPIOTE了，那么它就不能再作为普通GPIO来使用了，也就是上面提到的GPIO API将变得无效，此时必须使用nrfx_gpiote.h（老版本为nrf_drv_gpiote.h）里面的API。Nordic将状态机引入到每一个外设，也就是说，每一个外设都有自己的输入（task），输出（event）和状态。GPIOTE的作用就是让GPIO也具有task和event的功能，也就是说，对GPIOTE来说，将某一个IO口置1，其实是触发TASKS_SET；检测某一个IO口上升沿，其实是等待EVENTS_IN。让IO口支持task和event机制，将为后面的PPI自动化操作打下基础，关于PPI详细说明，请参考如何理解nRF芯片的外设PP1

前面也提到过，处理IO口中断，必须通过GPIOTE模块来做，GPIOTE支持两种类型中断：
高精度的EVENTS_IN中断以及
低精度的EVENTS_PORT中断（就是前面GPIO章节提到的Port event）。
EVENTS_PORT主要用来检测IO口高电平或者低电平，而EVENTS_IN用来检测沿，即上升沿，下降沿或者双沿。EVENTS_IN可以清0，EVENTS_PORT无法清0，两者都是在GPIOTE_irq_handler里面处理。

EVENTS_IN和EVENTS_PORT两者初始化区别如下所示：

nrf_drv_gpiote_in_config_t config = GPIOTE_CONFIG_IN_SENSE_TOGGLE(false); 
//false表示低精度低功耗的Port event，每个IO口都可以作为port event，52832总共有32个portevent
err_code = nrf_drv_gpiote_in_init(pin_no, &config, gpiote_event_handler);
nrf_drv_gpiote_in_config_t config = GPIOTE_CONFIG_IN_SENSE_TOGGLE(true);  
//true表示高精度高功耗的IN event，52832总共有8个IN event。注：这里检测的是双沿
err_code = nrf_drv_gpiote_in_init(pin_no, &config, gpiote_event_handler);

如上所述，IN event中断和Port event中断，两者本质上是一样的，唯一的区别是：IN event中断每个中断口是相互独立的，而Port event中断所有IO口共用同一个中断标志位。

IN event需要高频时钟，所以功耗比较高，在精度可以接受的情况下，优先推荐使用port event。

SDK自带GPIOTE应用例程，感兴趣的读者请参考Keil5工程：SDK安装目录\examples\peripheral\pin_change_int\pca10040\blank\arm5_no_packs

SDK也自带Sense例子，有兴趣的读者请参考Keil5工程：SDK安装目录\examples\peripheral\ram_retention\pca10040\blank\arm5_no_packs

关于Port event中断使用例子，可以参考Nordic的app_button模块，比如ble_app_hrs就会用到这个模块，大家可以去看一下app_button是如何使用port event中断的。

nRF52832 GPIOTE寄存器

有了上面的基础，然后再去做52832的GPIO口实验，就知道所以然了。

GPIOTE事件模式中断使用方式（寄存器）

void EXIT_KEY_Init(void)
{
  nrf_gpio_cfg_input(KEY_0,NRF_GPIO_PIN_PULLUP);//设置管脚位上拉输入
  nrf_gpio_cfg_input(KEY_1,NRF_GPIO_PIN_PULLUP);//设置管脚位上拉输入  



  NVIC_EnableIRQ(GPIOTE_IRQn);//中断嵌套设置
	 //绑定两个通道，配置输入事件,这里是绑定为通道0 IN[0]
  NRF_GPIOTE->CONFIG[0] =  (GPIOTE_CONFIG_POLARITY_HiToLo << GPIOTE_CONFIG_POLARITY_Pos)//设置触发级性下降沿
                           | (13 << GPIOTE_CONFIG_PSEL_Pos) //p0.13
                           | (GPIOTE_CONFIG_MODE_Event << GPIOTE_CONFIG_MODE_Pos);//配置GPIOTE模式
 
  NRF_GPIOTE->INTENSET  = GPIOTE_INTENSET_IN0_Set << GPIOTE_INTENSET_IN0_Pos;// 使能中断类型
  ...
}   
   
void GPIOTE_IRQHandler(void)
{
   if((NRF_GPIOTE->EVENTS_IN[0] ==1) && (NRF_GPIOTE->INTENSET & GPIOTE_INTENSET_IN0_Msk ))
   {
		NRF_GPIOTE->EVENTS_IN[0] = 0; //中断事件清零.
		...	//中断后执行的操作
   }
}

中断的配置，里面的这些值都可以通过Demo找到示意，这里只放一下 NRF_GPIOTE_Type 这个结构体的说明，在 nrf52.h 这个文件中

typedef struct {                                    /*!< GPIOTE Structure                                                      */
  __O  uint32_t  TASKS_OUT[8];                      /*!< Description collection[0]: Task for writing to pin specified
                                                         in CONFIG[0].PSEL. Action on pin is configured in CONFIG[0].POLARITY. */
  __I  uint32_t  RESERVED0[4];
  __O  uint32_t  TASKS_SET[8];                      /*!< Description collection[0]: Task for writing to pin specified
                                                         in CONFIG[0].PSEL. Action on pin is to set it high.                   */
  __I  uint32_t  RESERVED1[4];
  __O  uint32_t  TASKS_CLR[8];                      /*!< Description collection[0]: Task for writing to pin specified
                                                         in CONFIG[0].PSEL. Action on pin is to set it low.                    */
  __I  uint32_t  RESERVED2[32];
  __IO uint32_t  EVENTS_IN[8];                      /*!< Description collection[0]: Event generated from pin specified
                                                         in CONFIG[0].PSEL                                                     */
  __I  uint32_t  RESERVED3[23];
  __IO uint32_t  EVENTS_PORT;                       /*!< Event generated from multiple input GPIO pins with SENSE mechanism
                                                         enabled                                                               */
  __I  uint32_t  RESERVED4[97];
  __IO uint32_t  INTENSET;                          /*!< Enable interrupt                                                      */
  __IO uint32_t  INTENCLR;                          /*!< Disable interrupt                                                     */
  __I  uint32_t  RESERVED5[129];
  __IO uint32_t  CONFIG[8];                         /*!< Description collection[0]: Configuration for OUT[n], SET[n]
                                                         and CLR[n] tasks and IN[n] event                                      */
} NRF_GPIOTE_Type;

GPIOTE事件模式中断使用方式（库函数）

库函数使用需要带上 sdk_config.h 文件，这个文件是库函数使用的配置文件

/**
  GPIOTE中断处理
 */
void xx(nrf_drv_gpiote_pin_t pin, nrf_gpiote_polarity_t action)
// void in_pin_handler(nrf_drv_gpiote_pin_t pin, nrf_gpiote_polarity_t action)
{
    if(nrf_gpio_pin_read(PIN_IN)== 0)//按键防抖
	 {
	  nrf_gpio_pin_toggle(PIN_OUT);
	 }
}
/** 
PIN_IN  16 
PIN_OUT 13
在 pca10040.h 里面定义的
 */
static void gpio_init(void)
{
    nrf_gpio_cfg_output(PIN_OUT);//led灯的输出
	ret_code_t err_code;

    err_code = nrf_drv_gpiote_init();//初始化GPIOTE
    APP_ERROR_CHECK(err_code);


    nrf_drv_gpiote_in_config_t in_config = GPIOTE_CONFIG_IN_SENSE_TOGGLE(true);
    in_config.pull = NRF_GPIO_PIN_PULLUP;
   
    err_code = nrf_drv_gpiote_in_init(PIN_IN, &in_config, xx);//设置GPIOTE输入，极性，模式
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
    //使能GPIOTE
    nrf_drv_gpiote_in_event_enable(PIN_IN, true);
}

GPIOTE PORT模式使用方式（库函数）

void pin_handler(nrf_drv_gpiote_pin_t pin, nrf_gpiote_polarity_t action)
{
	if(pin == BUTTON_1){
    	...//按键一按下的事情
    }
	else if(pin == BUTTON_2){
    	...
    }
	else if(pin == BUTTON_3){
			...
    }
	else if(pin == BUTTON_4) {
			...
    }
}

static void gpio_init(void)
{   
    nrf_gpio_cfg_output(LED_1);
	nrf_gpio_cfg_output(LED_2);
	nrf_gpio_cfg_output(LED_3);
	nrf_gpio_cfg_output(LED_4);
	ret_code_t err_code;
    //初始化GPIOTE
    err_code = nrf_drv_gpiote_init();
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    //配置SENSE模式，选择fales为sense配置
    //当函数参数是false的时候，选择PORT事件，当为ture时候，选择IN事件
    nrf_drv_gpiote_in_config_t in_config = GPIOTE_CONFIG_IN_SENSE_HITOLO(false);
    in_config.pull = NRF_GPIO_PIN_PULLUP;

	  //配置按键0绑定POTR
    err_code = nrf_drv_gpiote_in_init(BSP_BUTTON_0, &in_config, pin_handler);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
    nrf_drv_gpiote_in_event_enable(BSP_BUTTON_0, true);
	
	err_code = nrf_drv_gpiote_in_init(BSP_BUTTON_1, &in_config, pin_handler);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
    nrf_drv_gpiote_in_event_enable(BSP_BUTTON_1, true);
	
	err_code = nrf_drv_gpiote_in_init(BSP_BUTTON_2, &in_config, pin_handler);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
    nrf_drv_gpiote_in_event_enable(BSP_BUTTON_2, true);
	
	err_code = nrf_drv_gpiote_in_init(BSP_BUTTON_3, &in_config, pin_handler);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
	rf_drv_gpiote_in_event_enable(BSP_BUTTON_3, true);
}

GPIOTE 任务模式OUT使用方式（寄存器）

void GPIOTE_TASK_Init(void)
{    
    NVIC_EnableIRQ(GPIOTE_IRQn);
	  //绑定两个GPIOTE
    NRF_GPIOTE->CONFIG[0] =  (GPIOTE_CONFIG_POLARITY_Toggle << GPIOTE_CONFIG_POLARITY_Pos)//GPIOTE_CONFIG_POLARITY_Toggle 翻转
                           | (15 << GPIOTE_CONFIG_PSEL_Pos)  //p0.15
                           | (GPIOTE_CONFIG_MODE_Task << GPIOTE_CONFIG_MODE_Pos);//设置模式 

	NRF_GPIOTE->CONFIG[1] =  (GPIOTE_CONFIG_POLARITY_HiToLo << GPIOTE_CONFIG_POLARITY_Pos)//GPIOTE_CONFIG_POLARITY_HiToLo  输出低电平
                           | (16<< GPIOTE_CONFIG_PSEL_Pos)  //p0.16
                           | (GPIOTE_CONFIG_MODE_Task << GPIOTE_CONFIG_MODE_Pos);
}
...
while(1)
{
		NRF_GPIOTE->TASKS_OUT[0]=1; //触发
		NRF_GPIOTE->TASKS_OUT[1]=1;
		...//delay();
}

GPIOTE 任务模式OUT使用方式（库函数）

void GPIOTE_TASK_Init(void)
 {
 
	ret_code_t err_code;//uint32_t
	
	//初始化GPIOTE程序模块
	err_code = nrf_drv_gpiote_init();
	APP_ERROR_CHECK(err_code);
	
	//定义GPIOTE输出初始化结构体，主要是配置为翻转模式
	nrf_drv_gpiote_out_config_t config1 = GPIOTE_CONFIG_OUT_TASK_TOGGLE(true);//
	
	//绑定GPIOTE输出引脚
	err_code = nrf_drv_gpiote_out_init(15, &config1);//p0.15
	APP_ERROR_CHECK(err_code);
	
	//配置为引脚LED(P0.15)所在GPIOTE通道的任务模式
	nrf_drv_gpiote_out_task_enable(15);  

	//定义GPIOTE输出初始化结构体，主要是配置为低电平模式
	nrf_drv_gpiote_out_config_t config2 = GPIOTE_CONFIG_OUT_TASK_LOW;

	err_code = nrf_drv_gpiote_out_init(16, &config2);
	APP_ERROR_CHECK(err_code);
	
	nrf_drv_gpiote_out_task_enable(16); 	
 }

int main(void)
{
  GPIOTE_TASK_Init();   
	while(1)
	{ 
		nrf_drv_gpiote_out_task_trigger(15);     
		nrf_drv_gpiote_out_task_trigger(16);
		nrf_delay_ms(500);
	}
}