i.MXRT1170雙核下不同GPIO組的訪問以及中斷設(shè)計

大家好，我是痞子衡，是正經(jīng)搞技術(shù)的痞子。今天痞子衡給大家介紹的是i.MXRT1170雙核下不同GPIO組的訪問以及中斷設(shè)計。

在雙核 i.MXRT1170 下設(shè)計應(yīng)用程序，有一個比較重要的考慮點是片內(nèi)外設(shè)資源共享以及任務(wù)分配問題，同樣一個任務(wù)既可以放在默認(rèn)主核 CM7 下做，也可以放在默認(rèn)從核 CM4 下去完成。如果這個任務(wù)跟片內(nèi)外設(shè)有關(guān)，那就得考慮該外設(shè)是否在兩個核下設(shè)計與使用一致，這在項目開始前必須要調(diào)研清楚。

今天痞子衡和大家聊一聊 i.MXRT1170 的 GPIO 外設(shè)使用在兩個核下有什么異同以及注意點，在正文開始之前，建議大家先瀏覽一下痞子衡之前寫的關(guān)于 GPIO 的兩篇文章：《以i.MXRT1xxx的GPIO模塊為例談?wù)勚袛嗵幚砗瘮?shù)(IRQHandler)的標(biāo)準(zhǔn)流程》、《聊聊i.MXRT1xxx上的普通GPIO與高速GPIO差異及其用法》。

• Note：本文內(nèi)容雖以 i.MXRT1170 為例，但同樣適用 i.MXRT1160。

一、從引腳看GPIO分組

先聊聊 GPIO 分組，目前 i.MXRT1170 芯片封裝主要是 BGA289，除去電源、地、時鐘、專用外設(shè)引腳外，可用作通用 I/O 的引腳剩下 174 個，而芯片內(nèi)部 GPIO 模塊多達 16 個（GPIO1-13、CM7_GPIO2-3），顯然 GPIO 模塊太富裕了，顯得硬件 I/O 引腳資源有點緊張，所以避不可免地多個 GPIO 模塊要復(fù)用硬件 I/O 引腳，復(fù)用關(guān)系如下：

- GPIO1 與 GPIO7 復(fù)用同一組 I/O 引腳，共 32 個 pin。
- GPIO2 與 GPIO8 以及 CM7_GPIO2 復(fù)用同一組 I/O 引腳，共 32 個 pin。
- GPIO3 與 GPIO9 以及 CM7_GPIO3 復(fù)用同一組 I/O 引腳，共 32 個 pin。
- GPIO4 與 GPIO10 復(fù)用同一組 I/O 引腳，共 32 個 pin。
- GPIO5 與 GPIO11 復(fù)用同一組 I/O 引腳，共 17 個 pin。
- GPIO6 與 GPIO12 復(fù)用同一組 I/O 引腳，共 16 個 pin。
- GPIO13 獨享一組 I/O 引腳，共 13 個 pin。

下圖是 i.MXRT1170 GPIO 相關(guān)的 Pinmux 表，其中 GPIO1-6、GPIO13 主要在 Alt5 選項里，GPIO7-12 主要在 Alt10 選項里，并且大部分 I/O 引腳默認(rèn)功能就是 GPIO（見表中 DEF 一欄）。此外表中并未看到 CM7_GPIO2-3 選項，這是因為其和 GPIO2-3 共用了 Alt5 選項（需進一步通過 IOMUXC_GPR->GPR40-43 寄存器設(shè)置）。

二、關(guān)于GPIO外設(shè)訪問

知道了 GPIO 分組以及 I/O 引腳復(fù)用情況，那么這些 GPIO 模塊是否可以被 i.MXRT1170 兩個核（CM7/CM4）對等訪問呢？我們用官方例程 SDK_2.11.1_MIMXRT1170-EVKboardsevkmimxrt1170driver_examplesgpioled_output 來做測試，這個例程操作的是 MIMXRT1170-EVK 板卡上用于連接 LED 燈的引腳 GPIO_AD_04，從上一節(jié)里我們得知這個 I/O 引腳可被用作 GPIO3[3]、CM7_GPIO3[3]、GPIO9[3]，因此我們編寫了如下三個相應(yīng)的 gpio 翻轉(zhuǎn)測試函數(shù)：

gpio_pin_config_t s_ledConfig = {kGPIO_DigitalOutput, 0, kGPIO_NoIntmode};

void toggle_gpio3_3(void)
{
    CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Iomuxc);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO_AD_04_GPIO_MUX3_IO03, 0U);
    IOMUXC_GPR->GPR42 &= ~(1u << 3);
    GPIO_PinInit(GPIO3, 3, &s_ledConfig);
    while(1)
    {
        SDK_DelayAtLeastUs(100000, SDK_DEVICE_MAXIMUM_CPU_CLOCK_FREQUENCY);
        GPIO_PortToggle(GPIO3, 1u << 3);
    }
}

void toggle_cm7_gpio3_3(void)
{
    CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Iomuxc);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO_AD_04_GPIO_MUX3_IO03, 0U);
    IOMUXC_GPR->GPR42 |= (1u << 3);
    GPIO_PinInit(CM7_GPIO3, 3, &s_ledConfig);
    while(1)
    {
        SDK_DelayAtLeastUs(100000, SDK_DEVICE_MAXIMUM_CPU_CLOCK_FREQUENCY);
        GPIO_PortToggle(CM7_GPIO3, 1u << 3);
    }
}

void toggle_gpio9_3(void)
{
    CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Iomuxc);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO_AD_04_GPIO9_IO03, 0U);
    GPIO_PinInit(GPIO9, 3, &s_ledConfig);
    while(1)
    {
        SDK_DelayAtLeastUs(100000, SDK_DEVICE_MAXIMUM_CPU_CLOCK_FREQUENCY);
        GPIO_PortToggle(GPIO9, 1u << 3);
    }
}

我們把上面三個函數(shù)分別加到兩個核下的 led_output 工程主函數(shù)里，并且在板卡上實測，結(jié)果如下表。據(jù)此進一步擴展結(jié)論，除了 CM7_GPIO2-3 無法在 CM4 內(nèi)核下被訪問外，其余 GPIO1-13 在兩個核下都能被正常訪問。

• Note：在 CM4 系統(tǒng)地址映射里，CM7_GPIO2_BASE 0x42008000u、CM7_GPIO3_BASE 0x4200C000u 地址都是不可訪問狀態(tài)。

三、關(guān)于GPIO中斷設(shè)計

除了 GPIO 外設(shè)一般寄存器訪問之外，GPIO 中斷方面是不是在 i.MXRT1170 兩個核（CM7/CM4）下設(shè)計也一致呢？這得對比 MIMXRT1176_cm7.h 和 MIMXRT1176_cm4.h 頭文件里關(guān)于 IRQn_Type 的定義，痞子衡將相同項去掉了，只保留差異項的定義對比如下（GPIO 相關(guān)的全部保留了）：

大部分外設(shè)中斷號定義在兩個核下都是一致的，這意味著 i.MXRT1170 兩個核設(shè)計上其實是對等關(guān)系。但是 GPIO 中斷這里確實是有不小的區(qū)別的：

- GPIO1-5、GPIO13 中斷在兩個核下定義一致
- GPIO6、CM7_GPIO2-3 中斷僅在 CM7 核下有定義
- GPIO7-12 中斷僅在 CM4 核下有定義

繼續(xù)以上一節(jié)操作的 MIMXRT1170-EVK 板卡上用于連接 LED 燈的引腳 GPIO_AD_04 為例測試其中斷情況，編寫了相關(guān)中斷配置使能函數(shù)如下：

gpio_pin_config_t s_ledConfig = {kGPIO_DigitalInput, 0, kGPIO_IntRisingEdge};

void GPIO3_Combined_0_15_IRQHandler(void)
{
    GPIO_PortClearInterruptFlags(GPIO3, 1U << 3);
    SDK_ISR_EXIT_BARRIER;
}

void config_irq_gpio3_3(void)
{
    CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Iomuxc);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO_AD_04_GPIO_MUX3_IO03, 0U);
    IOMUXC_GPR->GPR42 &= ~(1u << 3);
    NVIC_EnableIRQ(GPIO3_Combined_0_15_IRQn);
    GPIO_PinInit(GPIO3, 3, &s_ledConfig);
    GPIO_PortEnableInterrupts(GPIO3, 1U << 3);
}

void CM7_GPIO2_3_IRQHandler(void)
{
    GPIO_PortClearInterruptFlags(CM7_GPIO3, 1U << 3);
    SDK_ISR_EXIT_BARRIER;
}

void config_irq_cm7_gpio3_3(void)
{
    CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Iomuxc);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO_AD_04_GPIO_MUX3_IO03, 0U);
    IOMUXC_GPR->GPR42 |= (1u << 3);
    NVIC_EnableIRQ(CM7_GPIO2_3_IRQn);
    GPIO_PinInit(CM7_GPIO3, 3, &s_ledConfig);
    GPIO_PortEnableInterrupts(CM7_GPIO3, 1U << 3);
}

void GPIO7_8_9_10_11_IRQHandler(void)
{
    GPIO_PortClearInterruptFlags(GPIO9, 1U << 3);
    SDK_ISR_EXIT_BARRIER;
}

void config_irq_gpio9_3(void)
{
    CLOCK_EnableClock(kCLOCK_Iomuxc);
    IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO_AD_04_GPIO9_IO03, 0U);
    NVIC_EnableIRQ(GPIO7_8_9_10_11_IRQn);
    GPIO_PinInit(GPIO9, 3, &s_ledConfig);
    GPIO_PortEnableInterrupts(GPIO9, 1U << 3);
}

我們把上面三個 config 函數(shù)分別加到兩個核下的 led_output 工程主函數(shù)里，并且在板卡上實測，可以使用外部高電平強加到 GPIO_AD_04 引腳（R1855 電阻一端），然后再移除高電平以造出輸入電平翻轉(zhuǎn)，測試結(jié)果如下表。據(jù)此進一步擴展結(jié)論，如果希望雙核下得到一致的 GPIO 使用體驗，建議選擇 GPIO1-5、GPIO13。

至此，i.MXRT1170雙核下不同GPIO組的訪問以及中斷設(shè)計痞子衡便介紹完畢了，掌聲在哪里~~~