《DNK210使用指南 -CanMV版 V1.0》第十一章 FPIOA管理器实验

ti · 本主题由 ElecFans小喇叭于 2024-12-10 10:30 分类

第十一章 FPIOA管理器实验

本章实验将介绍如何使用CanMV内置的FPIOA管理器脚本来管理芯片内部功能和引脚的映射关系。通过本章的学习，读者将学习到CanMV内置的FPIOA管理器脚本的使用。

本章分为如下几个小节：

11.1 FPIOA和FPIOA管理器脚本介绍

11.2 硬件设计

11.3 程序设计

11.4 运行验证

11.1 FPIOA和FPIOA管理器脚本介绍

FPIOA（Field Programmable Input and Output Array，现场可编程IO阵列）是Kendryte K210芯片内部的模块，FPIOA最主要的功能是允许用户将Kendryte K210芯片内部的255个功能映射到芯片外围的48个自由IO上，因为Kendryte K210芯片内部外设的功能与Kendryte K210引出的外部引脚是彼此独立的，这样的好处是IO引脚可以再不同时刻扮演不同的角色，极大地方便了软硬件的开发。

FPIOA管理器脚本是CanMV提供的内置脚本，FPIOA管理器脚本能够帮助开发者将引脚与具体的硬件功能进行绑定或解绑，以及了解GPIO和GPIOHS的使用情况。FPIOA管理器脚本中提供了fm类，fm类中又提供了register()、unregister()和get_gpio_used()方法，下面分别介绍这几个方法的使用。

register()方法用于将指定的内部功能注册到指定的引脚上，即将引脚与具体的硬件功能进行绑定，register()方法如下所示：

fm.register(pin, function, force=True)

通过register()方法，可以很方便的为引脚分配相应的功能。

pin是指定的引脚编号，Kendryte K210一共有48个自由IO，对应的引脚编号为0~47。

function指的是具体的硬件功能，如fm.fpioa.GPIOHS0、fm.fpioa.I2C0_SDA等，更详细的硬件功能列表请见表11.1.1。

force是“强制分配”的使能位，若该参数为“False”则无法对已分配硬件功能的引脚再次分配硬件功能，若该参数为“True”，则不论指定的引脚是都已经被分配硬件功能，都能再次为该引脚分配硬件功能。

硬件功能	描述	硬件功能	描述
JTAG_TCLK	JTAG Test Clock	I2S1_IN_D1	I2S1 Serial Data Input 1
JTAG_TDI	JTAG Test Data In	I2S1_IN_D2	I2S1 Serial Data Input 2
JTAG_TMS	JTAG Test Mode Select	I2S1_IN_D3	I2S1 Serial Data Input 3
JTAG_TDO	JTAG Test Data Out	I2S1_OUT_D0	I2S1 Serial Data Output 0
SPI0_D0	SPI0 Data 0	I2S1_OUT_D1	I2S1 Serial Data Output 1
SPI0_D1	SPI0 Data 1	I2S1_OUT_D2	I2S1 Serial Data Output 2
SPI0_D2	SPI0 Data 2	I2S1_OUT_D3	I2S1 Serial Data Output 3
SPI0_D3	SPI0 Data 3	I2S2_MCLK	I2S2 Master Clock
SPI0_D4	SPI0 Data 4	I2S2_SCLK	I2S2 Serial Clock(BCLK)
SPI0_D5	SPI0 Data 5	I2S2_WS	I2S2 Word Select(LRCLK)
SPI0_D6	SPI0 Data 6	I2S2_IN_D0	I2S2 Serial Data Input 0
SPI0_D7	SPI0 Data 7	I2S2_IN_D1	I2S2 Serial Data Input 1
SPI0_SS0	SPI0 Chip Select 0	I2S2_IN_D2	I2S2 Serial Data Input 2
SPI0_SS1	SPI0 Chip Select 1	I2S2_IN_D3	I2S2 Serial Data Input 3
SPI0_SS2	SPI0 Chip Select 2	I2S2_OUT_D0	I2S2 Serial Data Output 0
SPI0_SS3	SPI0 Chip Select 3	I2S2_OUT_D1	I2S2 Serial Data Output 1
SPI0_ARB	SPI0 Arbitration	I2S2_OUT_D2	I2S2 Serial Data Output 2
SPI0_SCLK	SPI0 Serial Clock	I2S2_OUT_D3	I2S2 Serial Data Output 3
UARTHS_RX	UART High speed Receiver	RESV0	Reserved function
UARTHS_TX	UART High speed Transmitter	RESV1	Reserved function
RESV6	Reserved function	RESV2	Reserved function
RESV7	Reserved function	RESV3	Reserved function
CLK_SPI1	Clock SPI1	RESV4	Reserved function
CLK_I2C1	Clock I2C1	RESV5	Reserved function
GPIOHS0	GPIO High speed 0	I2C0_SCLK	I2C0 Serial Clock
GPIOHS1	GPIO High speed 1	I2C0_SDA	I2C0 Serial Data
GPIOHS2	GPIO High speed 2	I2C1_SCLK	I2C1 Serial Clock
GPIOHS3	GPIO High speed 3	I2C1_SDA	I2C1 Serial Data
GPIOHS4	GPIO High speed 4	I2C2_SCLK	I2C2 Serial Clock
GPIOHS5	GPIO High speed 5	I2C2_SDA	I2C2 Serial Data
GPIOHS6	GPIO High speed 6	CMOS_XCLK	DVP System Clock
GPIOHS7	GPIO High speed 7	CMOS_RST	DVP System Reset
GPIOHS8	GPIO High speed 8	CMOS_PWDN	DVP Power Down Mode
GPIOHS9	GPIO High speed 9	CMOS_VSYNC	DVP Vertical Sync
GPIOHS10	GPIO High speed 10	CMOS_HREF	DVP Horizontal Reference output
GPIOHS11	GPIO High speed 11	CMOS_PCLK	Pixel Clock
GPIOHS12	GPIO High speed 12	CMOS_D0	Data Bit 0
GPIOHS13	GPIO High speed 13	CMOS_D1	Data Bit 1
GPIOHS14	GPIO High speed 14	CMOS_D2	Data Bit 2
GPIOHS15	GPIO High speed 15	CMOS_D3	Data Bit 3
GPIOHS16	GPIO High speed 16	CMOS_D4	Data Bit 4
GPIOHS17	GPIO High speed 17	CMOS_D5	Data Bit 5
GPIOHS18	GPIO High speed 18	CMOS_D6	Data Bit 6
GPIOHS19	GPIO High speed 19	CMOS_D7	Data Bit 7
GPIOHS20	GPIO High speed 20	SCCB_SCLK	SCCB Serial Clock
GPIOHS21	GPIO High speed 21	SCCB_SDA	SCCB Serial Data
GPIOHS22	GPIO High speed 22	UART1_CTS	UART1 Clear To Send
GPIOHS23	GPIO High speed 23	UART1_DSR	UART1 Data Set Ready
GPIOHS24	GPIO High speed 24	UART1_DCD	UART1 Data Carrier Detect
GPIOHS25	GPIO High speed 25	UART1_RI	UART1 Ring Indicator
GPIOHS26	GPIO High speed 26	UART1_SIR_IN	UART1 Serial Infrared Input
GPIOHS27	GPIO High speed 27	UART1_DTR	UART1 Data Terminal Ready
GPIOHS28	GPIO High speed 28	UART1_RTS	UART1 Request To Send
GPIOHS29	GPIO High speed 29	UART1_OUT2	UART1 User-designated Output 2
GPIOHS30	GPIO High speed 30	UART1_OUT1	UART1 User-designated Output 1
GPIOHS31	GPIO High speed 31	UART1_SIR_OUT	UART1 Serial Infrared Output
GPIO0	GPIO pin 0	UART1_BAUD	UART1 Transmit Clock Output
GPIO1	GPIO pin 1	UART1_RE	UART1 Receiver Output Enable
GPIO2	GPIO pin 2	UART1_DE	UART1 Driver Output Enable
GPIO3	GPIO pin 3	UART1_RS485_EN	UART1 RS485 Enable
GPIO4	GPIO pin 4	UART2_CTS	UART2 Clear To Send
GPIO5	GPIO pin 5	UART2_DSR	UART2 Data Set Ready
GPIO6	GPIO pin 6	UART2_DCD	UART2 Data Carrier Detect
GPIO7	GPIO pin 7	UART2_RI	UART2 Ring Indicator
UART1_RX	UART1 Receiver	UART2_SIR_IN	UART2 Serial Infrared Input
UART1_TX	UART1 Transmitter	UART2_DTR	UART2 Data Terminal Ready
UART2_RX	UART2 Receiver	UART2_RTS	UART2 Request To Send
UART2_TX	UART2 Transmitter	UART2_OUT2	UART2 User-designated Output 2
UART3_RX	UART3 Receiver	UART2_OUT1	UART2 User-designated Output 1
UART3_TX	UART3 Transmitter	UART2_SIR_OUT	UART2 Serial Infrared Output
SPI1_D0	SPI1 Data 0	UART2_BAUD	UART2 Transmit Clock Output
SPI1_D1	SPI1 Data 1	UART2_RE	UART2 Receiver Output Enable
SPI1_D2	SPI1 Data 2	UART2_DE	UART2 Driver Output Enable
SPI1_D3	SPI1 Data 3	UART2_RS485_EN	UART2 RS485 Enable
SPI1_D4	SPI1 Data 4	UART3_CTS	UART3 Clear To Send
SPI1_D5	SPI1 Data 5	UART3_DSR	UART3 Data Set Ready
SPI1_D6	SPI1 Data 6	UART3_DCD	UART3 Data Carrier Detect
SPI1_D7	SPI1 Data 7	UART3_RI	UART3 Ring Indicator
SPI1_SS0	SPI1 Chip Select 0	UART3_SIR_IN	UART3 Serial Infrared Input
SPI1_SS1	SPI1 Chip Select 1	UART3_DTR	UART3 Data Terminal Ready
SPI1_SS2	SPI1 Chip Select 2	UART3_RTS	UART3 Request To Send
SPI1_SS3	SPI1 Chip Select 3	UART3_OUT2	UART3 User-designated Output 2
SPI1_ARB	SPI1 Arbitration	UART3_OUT1	UART3 User-designated Output 1
SPI1_SCLK	SPI1 Serial Clock	UART3_SIR_OUT	UART3 Serial Infrared Output
SPI_SLAVE_D0	SPI Slave Data 0	UART3_BAUD	UART3 Transmit Clock Output
SPI_SLAVE_SS	SPI Slave Select	UART3_RE	UART3 Receiver Output Enable
SPI_SLAVE_SCLK	SPI Slave Serial Clock	UART3_DE	UART3 Driver Output Enable
I2S0_MCLK	I2S0 Master Clock	UART3_RS485_EN	UART3 RS485 Enable
I2S0_SCLK	I2S0 Serial Clock(BCLK)	TIMER0_TOGGLE1	TIMER0 Toggle Output 1
I2S0_WS	I2S0 Word Select(LRCLK)	TIMER0_TOGGLE2	TIMER0 Toggle Output 2
I2S0_IN_D0	I2S0 Serial Data Input 0	TIMER0_TOGGLE3	TIMER0 Toggle Output 3
I2S0_IN_D1	I2S0 Serial Data Input 1	TIMER0_TOGGLE4	TIMER0 Toggle Output 4
I2S0_IN_D2	I2S0 Serial Data Input 2	TIMER1_TOGGLE1	TIMER1 Toggle Output 1
I2S0_IN_D3	I2S0 Serial Data Input 3	TIMER1_TOGGLE2	TIMER1 Toggle Output 2
I2S0_OUT_D0	I2S0 Serial Data Output 0	TIMER1_TOGGLE3	TIMER1 Toggle Output 3
I2S0_OUT_D1	I2S0 Serial Data Output 1	TIMER1_TOGGLE4	TIMER1 Toggle Output 4
I2S0_OUT_D2	I2S0 Serial Data Output 2	TIMER2_TOGGLE1	TIMER2 Toggle Output 1
I2S0_OUT_D3	I2S0 Serial Data Output 3	TIMER2_TOGGLE2	TIMER2 Toggle Output 2
I2S1_MCLK	I2S1 Master Clock	TIMER2_TOGGLE3	TIMER2 Toggle Output 3
I2S1_SCLK	I2S1 Serial Clock(BCLK)	TIMER2_TOGGLE4	TIMER2 Toggle Output 4
I2S1_WS	I2S1 Word Select(LRCLK)	CLK_SPI2	Clock SPI2
I2S1_IN_D0	I2S1 Serial Data Input 0	CLK_I2C2	Clock I2C2

表11.1.1 Kendryte K210 FPIOA硬件功能表

register()方法的使用示例如下所示：

from board import board_info

from fpioa_manager import fm

fm.register(board_info.KEY0, fm.fpioa.GPIOHS0, force=True)

unregister()方法用于注销指定注册了内部功能的引脚，即将引脚与具体的硬件功能进行解绑，unregister()方法如下所示：

fm.unregister(pin)

通过unregister()方法，可以很方便地释放引脚上分配的硬件功能，pin是指定的引脚编号。

unregister()方法的使用示例如下所示：

from board import board_info

from fpioa_manager import fm

fm.unregister(board_info.KEY0)

get_gpio_used()方法用于获取所有GPIO的使用情况，get_gpio_used()方法如下所示：

fm.get_gpio_used()

通过get_gpio_used()方法可以很方便地获取GPIO和GPIOHS的引脚分配情况，None表示该硬件功能未被使用。

get_gpio_used()方法是使用示例如下所示：

>>> from fpioa_manager import fm

>>> for item in fm.get_gpio_used():

>>> print(item)

>>>

('fm.fpioa.GPIOHS0', None)

('fm.fpioa.GPIOHS1', None)

('fm.fpioa.GPIOHS2', None)

('fm.fpioa.GPIOHS3', None)

('fm.fpioa.GPIOHS4', None)

('fm.fpioa.GPIOHS5', None)

('fm.fpioa.GPIOHS6', None)

('fm.fpioa.GPIOHS7', None)

('fm.fpioa.GPIOHS8', None)

('fm.fpioa.GPIOHS9', None)

('fm.fpioa.GPIOHS10', None)

('fm.fpioa.GPIOHS11', None)

('fm.fpioa.GPIOHS12', None)

('fm.fpioa.GPIOHS13', None)

('fm.fpioa.GPIOHS14', None)

('fm.fpioa.GPIOHS15', None)

('fm.fpioa.GPIOHS16', None)

('fm.fpioa.GPIOHS17', None)

('fm.fpioa.GPIOHS18', None)

('fm.fpioa.GPIOHS19', None)

('fm.fpioa.GPIOHS20', None)

('fm.fpioa.GPIOHS21', None)

('fm.fpioa.GPIOHS22', None)

('fm.fpioa.GPIOHS23', None)

('fm.fpioa.GPIOHS24', None)

('fm.fpioa.GPIOHS25', None)

('fm.fpioa.GPIOHS26', None)

('fm.fpioa.GPIOHS27', None)

('fm.fpioa.GPIOHS28', None)

('fm.fpioa.GPIOHS29', 29)

('fm.fpioa.GPIOHS30', 37)

('fm.fpioa.GPIOHS31', 38)

('fm.fpioa.GPIO0', None)

('fm.fpioa.GPIO1', None)

('fm.fpioa.GPIO2', None)

('fm.fpioa.GPIO3', None)

('fm.fpioa.GPIO4', None)

('fm.fpioa.GPIO5', None)

('fm.fpioa.GPIO6', None)

('fm.fpioa.GPIO7', None)

11.2 硬件设计

11.2.1 例程功能

1. 使用register()方法为IO0引脚注册GPIOHS0功能，然后使用get_gpio_used()方法验证

2. 使用unregister()方法注销IO0注册的硬件功能，然后使用get_gpio_used()方法验证

11.2.2 硬件资源

本章实验内容，主要讲解print()函数的使用，无需关注硬件资源。

11.2.3 原理图

本章实验内容，主要讲解print()函数的使用，无需关注原理图。

11.3 程序设计

11.3.1 FPIOA管理器脚本

有关FPIOA管理器脚本的介绍，请见第11.1小节《FPIOA和FPIOA管理器脚本介绍》。

11.3.2 程序流程图

图11.3.2.1 FPIOA管理器实验流程图

11.3.3 main.py代码

main.py中的脚本代码如下所示：

from fpioa_manager import fm

# 为IO0注册GPIOHS0功能

fm.register(0, fm.fpioa.GPIOHS0)

print(fm.get_gpio_used()[0])

# 注销IO0注册的硬件功能

fm.unregister(0)

print(fm.get_gpio_used()[0])

可以看到，首先通过fm.register()方法为IO0注册了GPIOHS0的功能，因此接下来将获取到GPIOHS0的IO分配情况将会是IO0。

接着使用fm.unregister()方法注销了IO0注册的硬件功能，因此接下来将获取到GPIOHS0的IO分配情况将会是None。

11.4 运行验证

将DNK210开发板连接CanMV IDE，并点击CanMV IDE上的“开始(运行脚本)”按钮后，可以看到“串行终端”窗口中输出了一系列信息，如下图所示：

图11.4.1 “串行终端”窗口打印输出

可以看到，“串行终端”串口中先后分别显示了GPIOHS0的IO分配情况为IO0和None，这与理论推断的结果一致。

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