ICU使用指南

ICU模块是基于S100芯片解决方案的一个软件子模块，在整个系统属于基础服务软件。在S100整体设计中，ICU软件主要是对系统内有输入捕获属性的硬件进行软件抽象并统一管理，硬件层IP涉及到PWM和GPIO两个硬件。本文重点介绍GPIO中断的配置和实现。

GPIO中断使用指南

S100 MCU中，GPIO共有四个IO组，分别是3个PORT，GPIO0，GPIO1，GPIO2，GPIO_AON。其中，前三组共计提供88个 Pin，而GPIO_AON组则提供12个Pin。该部分可参考 mcu/Config/McalCdd/gen_s100_sip_B_mcu1/Port/src/Port_PBcfg.c 。所有的Pin支持的中断触发模式包括：上升沿、下降沿、双边沿以及高/低电平触发。

ISR Function	IRQ	IRQ Define	Description
Gpio0_ExtIsr	68	MCUSYS_GPIO0_INTR	Gpio Mode
Gpio1_ExtIsr	69	MCUSYS_GPIO1_INTR	Gpio Mode
Gpio2_ExtIsr	70	MCUSYS_GPIO2_INTR	Gpio Mode
Gpio3_ExtIsr	361	AON_WAKEUP_GPIO_INTR	Gpio Mode

Port配置

S100 MCU上的每个Pin支持至少一个功能，因此在使用GPIO中断之前需要通过Port子系统配置Pin的功能和属性，也就是重定义过程。以 GPIO_MCU[20] 和 GPIO_MCU[21] 为例子，这两个Pin的功能如下：

FUNC0	IO TYPE0	FUNC1	IO TYPE1	FUNC2	IO TYPE2	FUNC3	IO TYPE3
SPI3_CSN0	O	DEBUG_OUT5	O	TRC_CTL	O	GPIO_MCU[20]	IO
SPI3_CSN1	IO	PPS_IN0	I	TRC_CLK	O	GPIO_MCU[21]	IO

需要将两个Pin配置为FUNC3，即GPIO模式，关于Port的介绍和使用可以查阅 Port使用指南和 Port开发指南这两个章节。具体的配置文件为 mcu/Config/McalCdd/gen_s100_sip_B_mcu1/Port/src/Port_PBcfg.c。

static const Port_Lld_PinConfigType Port_McuPinConfigs[PORT_MCU_MAX_NUM]=
{
    ...
    /* Pin Id,  Pin name,      IsUsed,        ModeChang,    SchmittTriger,  InputEnable,     IsUsedGpio,     DirChang,   PinMode,    Config Type,        Pull Type,       Drive Strength,         GpioDir,           GpioData*/
    {(uint8)20, "SPI3_CSN0", (boolean)TRUE, {(boolean)TRUE, (boolean)FALSE, (boolean)TRUE, (boolean)TRUE, (boolean)FALSE, GPIO, PORT_PIN_CONFIG_TYPE0, PORT_PULL_UP, PORT_DRIVE_DEFAULT, PORT_PIN_DIR_IN, PORT_PIN_LEVEL_LOW}},
    /* Pin Id,  Pin name,      IsUsed,        ModeChang,    SchmittTriger,  InputEnable,     IsUsedGpio,     DirChang,   PinMode,    Config Type,        Pull Type,       Drive Strength,         GpioDir,           GpioData*/
    {(uint8)21, "PWR_SHDN_N", (boolean)TRUE, {(boolean)TRUE, (boolean)FALSE, (boolean)TRUE, (boolean)TRUE, (boolean)FALSE, GPIO, PORT_PIN_CONFIG_TYPE0, PORT_PULL_UP, PORT_DRIVE_DEFAULT, PORT_PIN_DIR_IN, PORT_PIN_LEVEL_LOW}},
    ...
}

ICU配置

ICU文件列表：

mcu/McalCdd/Icu/src/Icu_Lld_Gpio.c

mcu/McalCdd/Icu/src/Icu_Lld.c

mcu/McalCdd/Icu/src/Icu.c

mcu/McalCdd/Icu/inc/Icu_Lld_Gpio.h

mcu/McalCdd/Icu/inc/Icu_Lld.h

mcu/McalCdd/Icu/inc/Icu_Types.h

mcu/McalCdd/Icu/inc/Icu.h

GPIO中断功能由ICU统一管理，其引脚的详细属性（如中断类型、回调函数等）均需通过ICU配置。具体的配置文件为 mcu/Config/McalCdd/gen_s100_sip_B_mcu1/Icu/src/Icu_PBCfg.c ，通过修改 Icu_ConfigType 、 Icu_Lld_IpConfigType 、 Gpio_Icu_IpConfigType、 Icu_Lld_ChannelConfigType 、 Icu_ChannelConfigType 、 Gpio_Icu_ChannelConfigType 等结构体实现。其中， Gpio_Icu_ChannelConfigType 是关键结构，负责定义中断回调函数、触发类型及中断屏蔽位等。

Icu_ConfigType

#define ICU_CONF_IPS_PB 1
#define ICU_CONF_CHS_PB 2

/** @brief Array of configured Icu channels */
const Icu_ConfigType Icu_Config = {
    /** @brief Number of configured Icu ips */
    .nNumInstances = ICU_CONF_IPS_PB,
    /** @brief Number of configured Icu channels */
    .NumChannels = ICU_CONF_CHS_PB,
    /** @brief Number of configured Icu channels */
    .Icu_ChannelConfigPtr = Icu_ChConfig_PB,
    /** @brief Pointer to array of Icu channels */
    .Icu_LldConfigPtr = Icu_Lld_IpConfig_PB,
};

Parameter	Description
nNumInstances	GPIO控制器实例数
NumChannels	通道数(或引脚数)
Icu_ChannelConfigPtr	指向 `Icu_ChannelConfigType` 结构体的指针
Icu_LldConfigPtr	指向 `Icu_Lld_IpConfigType` 结构体的指针

Icu_Lld_IpConfigType

#define ICU_CONF_IPS_PB 1

/** @brief Array of high level Icu channel Config Type*/
static Icu_Lld_IpConfigType Icu_Lld_IpConfig_PB[ICU_CONF_IPS_PB] = {
    /** @brief gpio module 0 */
    {
        /**< id of gpio icu module in the Icu configuration */
        .instanceNo = 0,
        /**< The IP type used. */
        .InstanceMode = ICU_GPIO_MODULE,
        /**< gpio IP configure type. */
        .GpioConfig = &Icu_Gpio_IpConfig_PB[0],
    },
};

Parameter	Description
instanceNo	控制器实例(如0 - GPIO0)
InstanceMode	GPIO或者PWM模式
GpioConfig	指向 `Icu_Lld_ChannelConfigType` 结构体的指针

Gpio_Icu_IpConfigType

#define ICU_GPIO_CONF_MODS_PB 1

/** @brief Array of gpio Icu ip Config Type channels */
static Gpio_Icu_IpConfigType Icu_Gpio_IpConfig_PB[ICU_GPIO_CONF_MODS_PB] = {
    /** @brief gpio module 1 */
    {
        /**< Number of gpio channels in the Icu configuration */
        .NumChannels = 2,
        /**< The Instance index used for the configuration of channel */
        .instanceNo = 0,
        /**< id of gpio icu module in the Icu configuration */
        .ChannelsConfig = Icu_Gpio_ChannelConfig_PB[0],
    },
};

Parameter	Description
NumChannels	通道数
instanceNo	控制器实例(如0 - GPIO0)
ChannelsConfig	指向 `Gpio_Icu_ChannelConfigType` 结构体的指针

Icu_ChannelConfigType

#define ICU_CONF_CHS_PB 2

/** @brief Array of high level Icu channel Config Type*/
static Icu_ChannelConfigType Icu_ChConfig_PB[ICU_CONF_CHS_PB] = {
    /** @brief icu CH 0 */
    {
        /** Assigned ICU channel id*/
        .ChannelId = 0,
        /** @brief Pointer to the lld gpio channel pointer configuration, gpio 4 channel 0 */
        .Icu_LldChannelConfigPtr = &Icu_Lld_Gpio_ChannelConfig_PB[0][0],
    },
    /** @brief icu CH 1 */
    {
        /** Assigned ICU channel id*/
        .ChannelId = 1,
        /** @brief Pointer to the lld gpio channel pointer configuration, gpio 4 channel 1 */
        .Icu_LldChannelConfigPtr = &Icu_Lld_Gpio_ChannelConfig_PB[0][1],
    },
};

Parameter	Description
ChannelId	通道标识符
Icu_LldChannelConfigPtr	指向 `Icu_Lld_ChannelConfigType` 结构的指针

Icu_Lld_ChannelConfigType

#define ICU_GPIO_CONF_MODS_PB 1

/** @brief Array of Gpio Channel ConfigType channels*/
static Icu_Lld_ChannelConfigType Icu_Lld_Gpio_ChannelConfig_PB[ICU_GPIO_CONF_MODS_PB][32] = {
    /** @brief gpio module 0 */
    {
        /** @brief gpio mod 0 channel 20 */
        {
            .ChannelMode = ICU_GPIO_MODULE,
            .instanceNo = 0,
            .gpioHwChannelConfig = &Icu_Gpio_ChannelConfig_PB[0][0],
        },
        /** @brief gpio mod 0 channel 21 */
        {
            .ChannelMode = ICU_GPIO_MODULE,
            .instanceNo = 0,
            .gpioHwChannelConfig = &Icu_Gpio_ChannelConfig_PB[0][1],
        },
    },
};

Parameter	Description
ChannelMode	GPIO或者PWM模式
instanceNo	控制器实例(如0 - GPIO0)
gpioHwChannelConfig	指向 `Gpio_Icu_ChannelConfigType` 结构体的指针

`Gpio_Icu_ChannelConfigType`

#define ICU_GPIO_CONF_MODS_PB 1

extern void Icu_Gpio_Channel_0_20_ISR(void);
extern void Icu_Gpio_Channel_0_21_ISR(void);

/** @brief Array of Gpio Channel ConfigType channels*/
static Gpio_Icu_ChannelConfigType Icu_Gpio_ChannelConfig_PB[ICU_GPIO_CONF_MODS_PB][32] = {
    /** @brief gpio module 0 */
    {
        /** @brief gpio mod 0 channel 20 */
        {
            /**< Assigned GPIO channel id*/
            .PinId = 20,
            /**< Assigned GPIO ip id*/
            .instanceNo = 0,
            /**< GPIO Default Start Edge */
            .DefaultStartEdge = GPIO_ICU_FALLING_EDGE,
            /**< Notification Enable.*/
            .NotificationEnable = TRUE,
            /**< The notification functions shall have no parameters and no return value.*/
            .GpioChannelNotification = Icu_Gpio_Channel_0_20_ISR,
            /**< Interrupt Enable or Disable . */
            .IntEnable = TRUE,
            /**< Interrupt Mask or Umask . */
            .IntMask = FALSE,
        },
        /** @brief gpio mod 0 channel 21 */
        {
            /**< Assigned GPIO channel id*/
            .PinId = 21,
            /**< Assigned GPIO ip id*/
            .instanceNo = 0,
            /**< GPIO Default Start Edge */
            .DefaultStartEdge = GPIO_ICU_FALLING_EDGE,
            /**< Notification Enable.*/
            .NotificationEnable = TRUE,
            /**< The notification functions shall have no parameters and no return value.*/
            .GpioChannelNotification = Icu_Gpio_Channel_0_21_ISR,
            /**< Interrupt Enable or Disable . */
            .IntEnable = IntEnable,
            /**< Interrupt Mask or Umask . */
            .IntMask = FALSE,
        },
    },
};

Parameter	Description
PinId	引脚号(或通道号)
instanceNo	控制器实例(如0 - GPIO0)
DefaultStartEdge	中断触发方式: 1. 下降沿 2. 上升沿 3. 上升沿或者下降沿 4. 高电平 5. 低电平
NotificationEnable	是否启用回调
GpioChannelNotification	回调函数指针(无传参，无返回值)
IntEnable	是否使能中断: - `TRUE`：使能中断 - `FALSE`：禁止中断
IntMask	是否屏蔽中断: - `TRUE`：屏蔽中断 - `FALSE`：不屏蔽中断

IntEnable 与 IntMask 均用于中断开关控制，两者区别在于：

IntEnable：为 FALSE 时，从根本上禁止中断产生，中断状态寄存器不会置位。
IntMask：为 TRUE 时，仅阻止中断信号上报至CPU，但中断事件仍会触发并在状态寄存器中置位。

配置建议:

启用中断时：IntEnable = TRUE 且 IntMask = FALSE。
禁用中断时：IntEnable = FALSE 且 IntMask = TRUE。

回调函数是中断触发后的最终入口，完整流程为：中断函数 -> ICU中断处理函数 -> 回调函数。 NotificationEnable 用于控制是否执行回调函数，将其设为 FALSE 会跳过回调，但不影响中断的发生与标志位的产生。若要完整启用中断及回调，必须确保 NotificationEnable = TRUE、IntEnable = TRUE、IntMask = FALSE 且 GpioChannelNotification 指向具体的回调函数。建议回调函数名应体现其所属Instance与Channel，如 Icu_Gpio_Channel_0_20_ISR。具体的回调函数在文件 mcu/samples/Interrupt/src/gpio_Interrupt_test.c 定义:

/** GPIO_MCU[20] interrupt callback function */
void Icu_Gpio_Channel_0_20_ISR(void)
{
	LogSync("enter Icu_Gpio_Channel_0_20_ISR!!!\r\n");
	/** Add user code here */
}

/** GPIO_MCU[21] interrupt callback function */
void Icu_Gpio_Channel_0_21_ISR(void)
{
	LogSync("enter Icu_Gpio_Channel_0_21_ISR!!!\r\n");
	/** Add user code here */
}

值得注意的一点是，用户仅需在回调函数中实现业务逻辑，无需手动清除中断标志位，此操作由ICU驱动自动完成。

中断实现

配置中断前，需明确目标引脚（Pin）所绑定的中断号（IRQ）及其中断入口函数。基于本文前述对MCU GPIO中断资源的介绍，可知引脚 GPIO_MCU[20] 与 GPIO_MCU[21] 共享中断入口函数 Gpio0_ExtIsr ，其对应的中断号为68。中断的注册、优先级配置及使能过程，均在源文件 mcu/McalCdd/Icu/src/Icu_Lld_Gpio.c 中定义。

void Icu_Gpio_Interrupt_Init(uint8 Instance, uint8 priority)
{
	uint8 cmd = Instance;

	switch (cmd) {
	case 0:
		INT_SYS_InstallHandler(MCUSYS_GPIO0_INTR, Gpio0_ExtIsr, 0);
		INT_SYS_SetPriority(MCUSYS_GPIO0_INTR, priority);
		INT_SYS_EnableIRQ(MCUSYS_GPIO0_INTR);
		break;
	case 1:
		INT_SYS_InstallHandler(MCUSYS_GPIO1_INTR, Gpio1_ExtIsr, 0);
		INT_SYS_SetPriority(MCUSYS_GPIO1_INTR, priority);
		INT_SYS_EnableIRQ(MCUSYS_GPIO1_INTR);
		break;
	case 2:
		INT_SYS_InstallHandler(MCUSYS_GPIO2_INTR, Gpio2_ExtIsr, 0);
		INT_SYS_SetPriority(MCUSYS_GPIO2_INTR, priority);
		INT_SYS_EnableIRQ(MCUSYS_GPIO2_INTR);
		break;
	case 3:
		INT_SYS_InstallHandler(AON_WAKEUP_GPIO_INTR, Gpio3_ExtIsr, 0);
		INT_SYS_SetPriority(AON_WAKEUP_GPIO_INTR, priority);
		INT_SYS_EnableIRQ(AON_WAKEUP_GPIO_INTR);
		break;
	default:
		break;
	}
}

void Icu_Gpio_Interrupt_DeInit(uint8 Instance)
{
	uint8 cmd = Instance;

	switch (cmd) {
	case 0:
		INT_SYS_DisableIRQ(MCUSYS_GPIO0_INTR);
		break;
	case 1:
		INT_SYS_DisableIRQ(MCUSYS_GPIO1_INTR);
		break;
	case 2:
		INT_SYS_DisableIRQ(MCUSYS_GPIO2_INTR);
		break;
	case 3:
		INT_SYS_DisableIRQ(AON_WAKEUP_GPIO_INTR);
		break;
	default:
		break;
	}
}

用户只需要调用 Icu_Gpio_Interrupt_Init 和 Icu_Gpio_Interrupt_DeInit 函数使能和禁止中断即可，相关实现位于 mcu/samples/Interrupt/src/gpio_Interrupt_test.c。

/** init interrupt */
Icu_Gpio_Interrupt_Init(0, 30);

/** deinit interrupt */
Icu_Gpio_Interrupt_DeInit(0);

GPIO中断sample

在MCU1串口端初始化GPIO中断

D-Robotics:/$ gpio_interrupt on
[0975.377836 0]INFO: Start gpio_interrupt test...

用杜邦线一头接下图的两个GPIO引脚，另一头接地

此时串口打印如下则表示GPIO中断触发成功

# GPIO_MCU[20] 回调函数 0-instanceNo，20-PinId
[0667.710363 0]INFO: Enter Icu_Gpio_Channel_0_20_ISR!!!

# GPIO_MCU[21] 回调函数 0-instanceNo，21-PinId
[0593.171002 0]INFO: Enter Icu_Gpio_Channel_0_21_ISR!!!

通过下面方式关闭GPIO中断

D-Robotics:/$ gpio_interrupt off
[0673.558143 0]INFO: Stop gpio_interrupt test

GPIO中断使用指南​

Port配置​

ICU配置​

Icu_ConfigType​

Icu_Lld_IpConfigType​

Gpio_Icu_IpConfigType​

Icu_ChannelConfigType​

Icu_Lld_ChannelConfigType​

Gpio_Icu_ChannelConfigType​

中断实现​

GPIO中断sample​