ZYNQ笔记（三）：GPIO 中断

版本：Vivado2020.2（Vitis）

任务：使用 GPIO 中断实现按键 (PL端) KEY控制 (PS端) LED亮灭翻转

目录

 一、介绍

二、硬件设计

三、软件设计

四、效果

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 一、介绍

        ZYNQ 的 GPIO 中断功能允许 PS 端通过硬件中断快速响应GPIO引脚的电平变化（如按键按下、传感器触发等），无需轮询，适合实时性要求高的场景。ZYNQ GPIO支持以下中断触发方式：（通常推荐边沿触发）

• 边沿触发：上升沿（RISING）、下降沿（FALLING）、双边沿（BOTH）。

• 电平触发：高电平（LEVEL_HIGH）、低电平（LEVEL_LOW）。

二、硬件设计

        （1）ZYNQ 的配置不再赘述，如Bank电压、UART串口配置（用于debug）、去掉未使用端口等等。其次PL端KEY用了1个EMIO管脚，设置EMIO位宽为1。

        （2）最后整体 bd 设计部分如图所示：设计检查、Generate Output Products、 Create HDL Wrapper、管脚约束、Gnerate Bitstream、Export Hardware（包含比特流文件）、启动Vitis

三、软件设计

#include "stdio.h"
#include "xil_printf.h"
#include "xparameters.h"
#include "xil_exception.h"
#include "xgpiops.h"
#include "xscugic.h"
#include "sleep.h"

//===========================自定义宏===========================//

#define GPIO_DEVICE_ID  	XPAR_XGPIOPS_0_DEVICE_ID     //宏定义器件ID
#define INTC_DEVICE_ID		XPAR_SCUGIC_SINGLE_DEVICE_ID //宏定义中断控制器（GIC）ID
#define GPIO_INTERRUPT_ID	XPAR_XGPIOPS_0_INTR          //宏定义GPIO中断号

#define MIO_LED 	        7	//宏定义LED管脚（PS端LED，根据开发板LED引脚设值，这里对应GPIO MIO 7）
#define EMIO_KEY  	        54	//宏定义KEY管脚（PL端KEY，根据EMIO管脚分配设值，这里对应GPIO 54）

//===========================实例化===========================//

XGpioPs Gpio;				    //GPIO驱动实例
XScuGic Intc;					//中断控制器驱动实例

//===========================函数变量声明===========================//

static void Gpio_Init();	//GPIO初始化
static void IntrHandler();	//中断处理函数
static void Setup_Intr_System(XScuGic *GicInstancePtr, XGpioPs *Gpio, u16 GpioIntrId); //建立中断系统

static u32 key_value;

int main()
{
	xil_printf("GPIO Interrupt Test \r\n");

	Gpio_Init();
	Setup_Intr_System(&Intc,&Gpio,GPIO_INTERRUPT_ID);

	while(1)
	return 0;
}
//===========================中断处理函数===========================//
void IntrHandler()
{

	//屏蔽按键中断
	XGpioPs_IntrDisablePin(&Gpio, EMIO_KEY);
	//按键消抖延时20ns（不消抖会反复中断）
	usleep(20000);
	//延时后键值高电平说明有效（按下为1）
	if( XGpioPs_ReadPin(&Gpio, EMIO_KEY) == 1 ) //读取键值
	{
		//debug打印字符串
		xil_printf("Interrupt detected! \n\r");
		//翻转数据并写入LED
		key_value = ~key_value;
		XGpioPs_WritePin(&Gpio, MIO_LED, key_value);
	}
	//清除EMIO_KEY中断状态（不清除会一直触发中断，导致死循环）
	XGpioPs_IntrClearPin(&Gpio, EMIO_KEY);
	//重新使能按键中断
	XGpioPs_IntrEnablePin(&Gpio, EMIO_KEY);
}
//===========================GPIO初始化函数===========================//
void Gpio_Init()
{
	//定义GPIO配置信息（指针类型）
	XGpioPs_Config * ConfigPtr;
	//根据器件ID，查找GPIO配置信息
	ConfigPtr = XGpioPs_LookupConfig(GPIO_DEVICE_ID);
	//初始化器件驱动
	XGpioPs_CfgInitialize(&Gpio, ConfigPtr, ConfigPtr->BaseAddr);
	//GPIO方向设置（0输入/1输出）
	XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, MIO_LED,  1);
	XGpioPs_SetDirectionPin(&Gpio, EMIO_KEY, 0);
	//设置输出使能（1使能）
	XGpioPs_SetOutputEnablePin(&Gpio, MIO_LED, 1);
}

//===========================建立中断系统===========================//
/* 建立中断系统，使能EMIO_KEY按键的上升沿产生中断
 * @param GicInstancePtr 是一个指向 XScuGic 驱动实例的指针
 * @param Gpio 是一个指向连接到中断的 GPIO 驱动实例的指针
 * @param GpioIntrId 是 Gpio中断控制器ID
 */
void Setup_Intr_System(XScuGic *GicInstancePtr, XGpioPs *Gpio, u16 GpioIntrId)
{
    //定义中断控制器配置信息（指针类型）
	XScuGic_Config * IntcConfig;
	//根据中断控制器ID，查找GIC配置信息（Generic Interrupt Controller（通用）中断控制器）
	IntcConfig = XScuGic_LookupConfig(INTC_DEVICE_ID);
	//初始化中断控制器驱动
	XScuGic_CfgInitialize(GicInstancePtr, IntcConfig, IntcConfig->CpuBaseAddress);
    //设置并打开中断异常处理功能
	Xil_ExceptionInit();
	Xil_ExceptionRegisterHandler(XIL_EXCEPTION_ID_INT,
			(Xil_ExceptionHandler)XScuGic_InterruptHandler,
			GicInstancePtr);
	Xil_ExceptionEnable();
	//为GPIO中断设置中断处理函数（IntrHandler为自己编写的中断函数）
	XScuGic_Connect(GicInstancePtr, GpioIntrId,
				(Xil_ExceptionHandler)IntrHandler,
				(void *)&Gpio);
	//使能处理器中断
	Xil_ExceptionEnableMask(XIL_EXCEPTION_IRQ);
	//使能来自GPIO器件的中断
	XScuGic_Enable(GicInstancePtr, GpioIntrId);
	//设置GPIO引脚的中断类型（设置EMIO_KEY引脚上升沿时中断）
	XGpioPs_SetIntrTypePin(Gpio, EMIO_KEY, XGPIOPS_IRQ_TYPE_EDGE_RISING);
	//使能来自GPIO引脚的中断
	XGpioPs_IntrEnablePin(Gpio, EMIO_KEY);
}

四、效果

        上板启动串口发送测试信息，之后每当按一次按键时，串口发送中断debug信息，同时LED灯状态翻转一次。