GPIO 使用指南

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概述

GPIO（通用输入输出）模块是芯片上用于外部设备信号通信的核心模块。BK7258芯片有56个通用输入输出管脚（GPIO Pin），每个管脚都可用作一个通用IO，或连接一个内部的外设信号。

GPIO MAP Config

gpio_map.h

在每个 CPU 核心驱动初始化过程中，GPIO会根据映射表（GPIO_DEFAULT_DEV_CONFIG）进行配置。该映射表中的每一行包含九个元素。 这11个元素含义如下:

• gpio_id：从 0 开始编号的对应GPIO引脚号。

• second_func_en：是否启用第二功能。

• second_func_dev:选择引脚的第二功能。（目前，单个GPIO引脚最多可复用八种第二功能，同一时间只能复用一个第二功能，详见 GPIO_DEV_MAP。该表格用户不可修改。）

• io_mode：选择输入输出（IO）操作模式，包括输入模式、输出模式或高阻态。（输出模式下为开漏输出）

• pull_mode：选择GPIO的上拉或下拉模式。

• int_en：是否开启中断。

• int_type：选择触发中断的条件，包括高电平触发、低电平触发、上升沿触发、下降沿触发。

• low_power_io_ctrl：低功耗模式下是否保持GPIO的输出状态或设置为唤醒源。（配置GPIO_LOW_POWER_KEEP_INPUT_STATUS可以将GPIO设置为唤醒源，若设为唤醒源，需要开启中断，配置中断类型。若未对该位进行设置，GPIO 在进入低功耗模式时GPIO将处于高阻状态）

• driver_capacity：驱动能力选择，共有四个等级。

• gpio_init：上电初始化时，是否按照（GPIO_DEFAULT_DEV_CONFIG）的配置操作GPIO

• gpio_time_sharing_multiplex：GPIO分时复用标志（enable:允许动态map/unmap GPIO，disable:不允许动态配置GPIO第二功能，GPIO如果有分时复用需求，则需要使能 gpio_time_sharing_multiplex 字段）。

gpio_initialization

upper_call_map.png

GPIO 部分使用介绍:

1. 新建工程时，客户必须要根据其开发板的配置需求来配置 GPIO_DEFAULT_DEV_CONFIG 表。您可以依据 GPIO_DEV_MAP 表中定义的每个 GPIO 的功能，自由地配置 GPIO_DEFAULT_DEV_CONFIG 表。 GPIO外设初始化时会在gpio_hal.c的gpio_hal_default_map_init（）函数里按照 GPIO_DEFAULT_DEV_CONFIG 表初始化GPIO（需要打开宏CONFIG_GPIO_DEFAULT_SET_SUPPORT，平台只会操作一次， 后面以用户配置为准,如果没有开启该宏，则平台不会操作GPIO，GPIO默认值为 高阻态）。

2. 以自定义方式覆盖默认的 GPIO_DEFAULT_DEV_CONFIG 时，可按以下步骤操作：

• 打开宏定义：在项目配置文件中开启 CONFIG_USR_GPIO_CFG_EN 宏，以启用自定义 GPIO 配置功能。

• 创建 usr_gpio_cfg.h 文件：在项目的合适位置创建 usr_gpio_cfg.h 头文件，并在该文件中定义你自定义的 GPIO_DEFAULT_DEV_CONFIG。此配置应包含你所需的所有 GPIO 的初始化设置和映射关系。如 bk_avdk_smp_release\projects\app\config\bk7258 所示。

需要注意的是，新映射的功能必须已在 GPIO_DEV_MAP 表中定义。在初始化过程中，芯片会根据 GPIO_DEFAULT_DEV_CONFIG 表来配置 GPIO 的状态。（注意：确保在代码中包含 usr_gpio_cfg.h 文件，这样在编译时就会使用你自定义的 GPIO 配置。）

3. 低功耗状态：在低功耗状态下，GPIO 可配置为输入模式（唤醒源）和输出模式。如果在低功耗期间不使用相应的 GPIO（GPIO_LOW_POWER_DISCARD_IO_STATUS），低功耗模式程序会将GPIO 设置为高阻状态，以防止在低功耗模式下出现漏电现象。

4. 当你需要在低功耗模式下保持 GPIO 的输出状态时，有两种办法设置：

• 按照说明配置 GPIO_DEFAULT_DEV_CONFIG 表。

• 使用 bk_gpio_register_lowpower_keep_status() 函数注册。目前默认数量为4，可使用CONFIG_GPIO_DYNAMIC_KEEP_STATUS_MAX_CNT修改数量）

• 使用 bk_gpio_unregister_lowpower_keep_status（）函数可以取消之前注册需要保持的GPIO。

5. 当进入低功耗模式时，可以将多个外部 GPIO 设置为唤醒源。如果任何一个 GPIO 产生中断信号，芯片就能从低功耗模式中唤醒。目前有三种办法设置为唤醒源：

• 按照说明配置 GPIO_DEFAULT_DEV_CONFIG 表。

• GPIO_STATIC_WAKEUP_SOURCE_MAP 中设置多个唤醒源。

• 使用 bk_gpio_register_wakeup_source（）函数注册。（目前默认数量为4，可使用CONFIG_GPIO_DYNAMIC_WAKEUP_SOURCE_MAX_CNT修改数量）

• 使用 bk_gpio_unregister_wakeup_source（）函数可以取消注册的唤醒源。

6. 当进入低功耗模式（仅适用于低压情况）时，GPIO 的状态将被备份。退出低功耗模式后，GPIO 会自动恢复到进入该模式之前的状态。 （note：从深度睡眠模式退出后，相当于进行了一次软重启，GPIO状态不会自动恢复，会重新走初始化流程，如果需要从深度睡眠模式退出保持GPIO的状态，见第8点）

7. GPIO在软件重启过程中保持状态

• 将对应GPIO_ID的gpio_init字段置为disable

8. 设置输入中断检测时，需要确保开启中断前，电平状态稳定，处理逻辑如下：先将电平钳位在高电平或者低电平（根据中断触发方式决定），即如果是上升沿触发中断，则一开始就需要 将GPIO设置到拉低状态，防止抖动或高阻态随机值引起误触发。

9. CP/AP必须配置自己的GPIO，且同一GPIO不能在CP和AP上重复配置。

10. 未明确分配的GPIO无法map/unmap，默认状态为高组态，只能当做GPIO使用。

11. SDK内部集成了key组件，用户可以通过该组件快速实现按键检测功能。key组件路径为 ap\components\key，使用方式可以参考 ap\components\bk_cli\cli_key.c。

备注

• usr_gpio_cfg.h 必须被配置。

• 当GPIO设置为电平触发中断时，若检测引脚的有效电平持续存在，将导致中断反复触发。

• GPIO 的驱动能力如下表所示。REG 表示 GPIO 寄存器的设置值，驱动能力共有四个等级。

  	REG=2	REG=102	REG=202	REG=302
  P14	10.49	19.95	33.72	40.8
  P15	10.48	19.9	33.28	40.03
  P16	10.41	19.65	32.76	39.35
  P17	10.36	19.45	32.26	38.6

  • 高电平拉电流(mA)

  	REG=0	REG=100	REG=200	REG=300
  P14	8.54	16.09	26.05	32
  P15	8.56	16.19	26.47	32.6
  P16	8.56	16.35	26.87	33.24
  P17	8.62	16.5	27.24	33.85

  • 低电平灌电流(mA)

Example:

GPIO_0 配置为 [GPIO_DEV_I2C1_SCL] 功能，将 GPIO_1 配置为 [GPIO_DEV_I2C1_SDA] 功能：

gpio_id	second_func_en	second_func_dev	io_mode	pull_mode	int_en	int_type	low_power_io_ctrl	driver_capacity	gpio_init	gpio_time_sharing_multiplex
GPIO_0	GPIO_SECOND_FUNC_ENABLE	GPIO_DEV_I2C1_SCL	GPIO_IO_DISABLE	GPIO_PULL_UP_EN	GPIO_INT_DISABLE	GPIO_INT_TYPE_LOW_LEVEL	GPIO_LOW_POWER_DISCARD_IO_STATUS	GPIO_DRIVER_CAPACITY_3	GPIO_INIT_ENABLE	GPIO_TIME_SHARING_MULTIPLEX_DISABLE
GPIO_1	GPIO_SECOND_FUNC_ENABLE	GPIO_DEV_I2C1_SDA	GPIO_IO_DISABLE	GPIO_PULL_UP_EN	GPIO_INT_DISABLE	GPIO_INT_TYPE_LOW_LEVEL	GPIO_LOW_POWER_DISCARD_IO_STATUS	GPIO_DRIVER_CAPACITY_3	GPIO_INIT_ENABLE	GPIO_TIME_SHARING_MULTIPLEX_DISABLE

• PS：当使用 GPIO 的第二功能时，GPIO 默认处于关闭状态（输入输出模式 io_mode 为 [GPIO_IO_DISABLE]）。I2C 需要更强的驱动能力（驱动能力 driver_capacity 设为 [GPIO_DRIVER_CAPACITY_3]）

GPIO_0 被设置为高阻态（默认状态）：

gpio_id	second_func_en	second_func_dev	io_mode	pull_mode	int_en	int_type	low_power_io_ctrl	driver_capacity	gpio_init	gpio_time_sharing_multiplex
GPIO_0	GPIO_SECOND_FUNC_DISABLE	GPIO_DEV_INVALID	GPIO_IO_DISABLE	GPIO_PULL_DISABLE	GPIO_INT_DISABLE	GPIO_INT_TYPE_LOW_LEVEL	GPIO_LOW_POWER_DISCARD_IO_STATUS	GPIO_DRIVER_CAPACITY_0	GPIO_INIT_DISABLE	GPIO_TIME_SHARING_MULTIPLEX_DISABLE

• PS：禁用所有配置,初始化时不操作该GPIO

GPIO_0 设置为输入模式，并配置为下降沿触发中断：

gpio_id	second_func_en	second_func_dev	io_mode	pull_mode	int_en	int_type	low_power_io_ctrl	driver_capacity	gpio_init	gpio_time_sharing_multiplex
GPIO_0	GPIO_SECOND_FUNC_DISABLE	GPIO_DEV_INVALID	GPIO_INPUT_ENABLE	GPIO_PULL_UP_EN	GPIO_INT_ENABLE	GPIO_INT_TYPE_FALLING_EDGE	GPIO_LOW_POWER_DISCARD_IO_STATUS	GPIO_DRIVER_CAPACITY_0	GPIO_INIT_ENABLE	GPIO_TIME_SHARING_MULTIPLEX_DISABLE

• PS：关闭第二功能。有 4 种中断触发条件：低电平触发、高电平触发、上升沿触发、下降沿触发

GPIO_0 作为低功耗唤醒源，下降沿唤醒：

gpio_id	second_func_en	second_func_dev	io_mode	pull_mode	int_en	int_type	low_power_io_ctrl	driver_capacity	gpio_init	gpio_time_sharing_multiplex
GPIO_0	GPIO_SECOND_FUNC_DISABLE	GPIO_DEV_INVALID	GPIO_INPUT_ENABLE	GPIO_PULL_UP_EN	GPIO_INT_ENABLE	GPIO_INT_TYPE_FALLING_EDGE	GPIO_LOW_POWER_KEEP_INPUT_STATUS	GPIO_DRIVER_CAPACITY_0	GPIO_INIT_ENABLE	GPIO_TIME_SHARING_MULTIPLEX_DISABLE

• PS：low_power_io_ctrl 设置为 [GPIO_LOW_POWER_KEEP_INPUT_STATUS]

Q&A

1. 低压模式设置了RTC和GPIO中断，RTC触发后GPIO则失效了。

   该问题原因为在进入低压模式之前，MCU会备份GPIO的状态。为了防止未使能唤醒GPIO引脚的中断，导致MCU无法被唤醒，在低压模式下，唤醒GPIO的引脚中断会被使能。 退出中断后，该引脚的状态会恢复到进入低压之前的状态。如果在进入低压模式之前未使能唤醒引脚的中断，那么在退出低压后，该引脚的中断仍然未被使能，因此在正 常工作模式下唤醒GPIO的中断无法被触发。

2. 进入深度休眠后，敲一下串口，设备会唤醒。 因为一些场景需求，默认支持在low voltage、 deepsleep时使用uart来唤醒设备。如果不需要该功能，可以在gpio_map.h中将GPIO_STATIC_WAKEUP_SOURCE_MAP中GPIO_10注释掉。

3. 多核操作同一个GPIO之间的协同问题，某客户在多核系统中未采用CPU独立配置GPIO方案，导致以下典型问题，表象如下：

• 使用dvp摄像头打开后，按键中断偶现丢失。

• 单独打开lcd或uvc时，按键gpio中断50%概率左右不会触发

多个CPU共享硬件资源。所有的GPIO引脚共享GPIO中断线。如果每个CPU没有配置自己需要控制的GPIO，在GPIO发生中断时，多个CPU核心都会接到中断通知，执行中断处理函数。 开dvp和lcd等操作都会开启CPU1，CPU1的主频比CPU0快，可能会清掉中断标志位，造成CPU0的GPIO中断丢失，导致程序为按照预期执行。为避免这种情况，每个CPU必须配置各自的GPIO_MAP表。

Application Example

DEMO1:

GPIO_0 as wake-up source for DeepSleep or LowPower, pseudo code description and interpretation.

GPIO as wake-up source for DeepSleep or LowPower

GPIO API Reference

GPIO的驱动API