MCXN236 系列 GPIO 參數定解析與實作

關鍵字 :MCXNMCXN236FRDM-MCXN236GPIO

一、概述

NXP MCXN236 是一款高效能的 32 位元 ARM Cortex-M33 微控制器，它具有高達 150 MHz 的 CPU 運算速度，並擁有 1 MB 的 Flash 和 352 KB 的ECC RAM，內建 Smart DMA 技術，可提升數據傳輸效率，它還具備 8 組 Flexcomms 每組皆可宣告為 SPI、I2C、UART 功能，且支援 High Speed USB、2 組 Flex CAN FD、2 組 I3C、5 組 32 bit Timer、此外，它也擴展了 2 個 16 位元 4 通道高速 ADC，最高取樣率可達 2 Msps，並提供了 HLQFP 與 VFBGA 封装，適合應用電競市場、工業自動化、USB週邊、物聯網和消費性電子等高運算和高速 USB 應用需求的設計。

圖 1 ( 註 1 )

本章節將簡介 MCXN236 的 GPIO 如何進行基本設定，並會搭配 Reference Manual 相關章節解析，GPIO 如何設定 register 使用 Input、Output、interrupt …等功能，而後使用 FRDM-MCXN236 EVK 上的 button 與 LED 來實現 GPIO 的 DEMO

二、需求物件

2.1 硬體

2.1.1 NXP FRDM-MCXN236 EVK 詳細規格如下列網址所示

使用MCUXpresso的FRDM-MCXN236开发板 | NXP 半导体

2.1.2 Type C USB Cable : 1 pcs

2.2 軟體

2.2.1 Keil ( IDE ) 軟體開發環境如下列網址所示

https://www.keil.com/product/

2.2.2 NXP FRDM-MCXN236 SDK 如下列網址所示

欢迎 | MCUXpresso SDK构建工具 (nxp.com)

三、操作方式

3.1 先將 USB cable 與 FRDM-MCXN236 EVK 的 J10 對接上 ( 如圖 2 )，J10 為 EVK on board 燒錄 IC 的 connector，同時也會對 EVK 進行供電

圖 2 ( 註 1 )

3.2 本章節將編譯 GPIO 的設定 function，會參考到 NXP SDK 中的 MCU 的 startup、CMSIS 的相關文件，因此可以到 NXP 官網下載 FRDM-MCXN236 SDK 檔 ( 如圖 3 )

欢迎 | MCUXpresso SDK构建工具 (nxp.com)

圖 3

3.3 開啟 Keil，首次使用 MCXN236 MCU 需先到 Keil Pack installer 功能中搜尋 MCXN236，如圖 4 紅框 1. 與 2.，選擇紅框 3. 中的任一款 MCXN236，而後紅框 4. 中會出現相對應的 Pack，進行安裝即可

圖 4

使用 Keil 建立 Project， MCU 選型為 MCXN236 ( 如圖 5 )

圖 5

3.4 下載完畢後針對 SDK 進行解壓縮，後分別查看 SDK 文件路徑如下的檔案

3.4.1 …\SDK_2_14_0_FRDM-MCXN236\CMSIS\Core\Include 將路徑中勾選的文件複製 ( 如圖 6 )，複製到圖 9 紅色方框1 的資料夾

圖 6

3.4.2 …\SDK_2_14_0_FRDM-MCXN236\devices\MCXN236\arm 將路徑中勾選的文件複製 ( 如圖 7 )，複製到圖 9 紅色方框2 的資料夾

圖 7

3.4.3 …\SDK_2_14_0_FRDM-MCXN236\devices\MCXN236 將路徑中勾選的文件複製 ( 如圖 8 )，複製到圖 9 紅色方框3 的資料夾

圖 8

3.4.4 將 gpio_mcxn236.c、gpio_mcxn236.h、osc_mcxn236 .c、osc_mcxn236 .h 複製到圖 9 紅色方框4 的資料夾，該 4 份文件後續會說明如何編譯

3.4.5 將有使用到的參考檔 include 到 GPIO.c 中，圖 9 紅色方框 5

圖 9

3.6 建置參考文件的路徑 ( 如圖 10 )

3.6.1 點選 option

3.6.2 點選 C/C++ ( AC6 )

3.6.3 點選 Include Paths 中的 …

3.6.4 點選 Setup Compiler Include Paths 中的新增圖示

3.6.5 將步驟 3.4.5 中參考到的文件新增到該欄位中

3.6.6 新增完畢後點選 OK

圖 10

3.7 一樣在 option 的視窗中 ( 如圖11 )

3.7.1 點選 Linker

3.7.2 Scatter File 點選 …

3.7.3 選擇 NXP SDK 路徑中 …\devices\MCXN236\arm 的 MCXN236_flash 檔案

3.7.4 點選開啟

圖 11

3.8 點選 Rebuild 進行編譯 ( 如圖 12 )

圖 12

3.9 點選 Download ( 如圖 13 ) 將編譯完成的 Code 燒錄到 MCXN236 上

圖 13

四、SDK 參數解析

點選 GPIO.c，查看 Main 中的內容 ( 如圖 14 )，其中 CPU_init_150M 部分細節可於 “ MCXN236 系列 System clock 參數定解析與實作 ”中查閱到設定細節

圖 14

4.1 先查閱 NXP 提供的 FRDM-MCXN236 EVK 線路圖 ( 如圖 15、16 )，EVK 上有配置 button 到 P0_6、有配置 P4_17 到 LED_BLUE，後續將使用該 2 個 GPIO 來作為 Input 與 Output

圖 15 ( 註 2 )

圖 16 ( 註 2 )

查看 GPIO_init 可看到該 Function 編譯在 gpio_mcxn236.c 中 ( 如圖 17 )

4.1.1 SYSCON->AHBCLKCTRLSET[0] 解析如下：

a. Enable GPIO0、GPIO4 Clock ( 如圖 18 )，可參考 MCXN23xRM Page 262

b. Enable PORT0 ~ 4 Clock ( 如圖 19 )，可參考 MCXN23xRM Page 263

4.1.2 SYSCON->PRESETCTRLSET[0] 功能為針對要 reset 的周邊設備 bit 位址，填寫 1 的值即可進行 reset，這邊填寫 PORT0 ~ 4，可參考 MCXN23xRM Page 259

4.1.3 SYSCON->PRESETCTRLCLR[0] 針對 4.1.2 已 reset 的周邊設備 bit，填寫 1 的值進行 clear 功能，這邊填寫 PORT0 ~ 4，可參考 MCXN23xRM Page 260

圖 17

圖 18 ( 註 3 )

圖19 ( 註 3 )

4.2 查看 DRV_GPIO_INT_init Function，這邊下了 3 個參數分別為 GPIO0、6、WGPIO_InterruptFallingEdge ( 如圖 17 )，分別將參數帶入 Function 解析如下：

4.2.1 base->ICR[pin]，這邊的 base 將會帶入 GPIO0 參數，查詢專案中的 GPIO0 參數可以查閱到參數來自於 MCXN236.h ( 如圖 21 )，配合 MCXN23xRM Page 232 ( 如圖 22 )，可以理解後續的參數會下到 GPIO 中

ICR[2] 代表會對 GPIO Port0 Pin 2 下參數，這邊會對 ICR 的 IRQC 下 config 參數，config 參數為 WGPIO_InterruptFallingEdge

查閱 WGPIO_InterruptFallingEdge 參數可於 gpio_mcxn236.h 找到該參數為 10 ( 如圖 23 )

配合 MCXN23xRM Page 2344 了解這邊會對 GPIO Interrupt 的觸發機制設定為 Falling Edge ( 如圖 24 )

4.2.2 NVIC_EnableIRQ，這邊會透過 core_cm33.h 中的 Function 啟用 GPIO_IRQ 功能

圖20

圖21

圖22 ( 註 3 )

圖23

圖 24 ( 註 3 )

4.3 DRV_GPIO_In 輸入的參數分別為 GPIO0、PORT0、6、1 ( 如圖 25 )，解析如下：

GPIO0、PORT0 章節 4.2 已解析過，後續就不再解析

參數 6 會帶入 PCR[6]，代表會對 PORT0 Pin6 進行設定

參數 1 的部分則會帶入 PORT_PCR_PS 中，後續解析

4.3.1 base->PCR[pin] 會針對 PORT Pin 的 register 下參數，解析如下， register 功能參數設定可於 MCXN23xRM Page 2414 中參考：

PORT_PCR_LK(0) : Lock Register 參數設定為 0，代表不對該 Port 做 Lock，使用者可在該狀態下自由更改 GPIO P0_6 中的 PCR 參數

PORT_PCR_INV(0)：Invert Input 參數設定為 0，不對 input 訊號做反向功能

PORT_PCR_IBE(1) ：Enable Input Buffer，表示 P0_6 為 digital input

PORT_PCR_MUX(0) ：Pin Multiplex Control 設定為 0，表示 P0_6 為 GPIO 功能，MCXN23xRM Page 119 ( 如圖 26 )

PORT_PCR_DSE(0) ：Drive Strength 參數設定為 low

PORT_PCR_ODE(0) ：Disable Open Drain 功能

PORT_PCR_PFE(0) ：Disable Passive Filter 功能

PORT_PCR_SRE(0) ：Slew Rate 設定為 Fast

PORT_PCR_PV(0) ：選擇高或低內部上拉電阻值，設定為 Low

PORT_PCR_PE(1) ：Enable 內部電阻功能開關

PORT_PCR_PS(Input_IO_Status) ：Input_IO_Status 參數為 1，Enable 內部上拉電阻功能

4.3.2 GPIO_base->PDDR : 設定 GPIO 的 Direction，這邊設定為 0，表示 input ( 如圖 27 )，可參考 MCXN23xRM Page 2340

圖 25

圖 26 ( 註 3 )

圖 27 ( 註 3 )

4.4 DRV_PORT_Out_init 輸入的參數分別為 GPIO4、PORT4、17、1，解析如下 ( 如圖 28 )：

參數 17 會帶入 PCR[17]，代表會對 PORT4 Pin17 進行設定

參數 1 的部分則會帶入 high_low_level 中，後續解析

4.4.1 base->PCR[pin] 解析的部分與 4.3.1 相同，這邊就不重複解析

4.4.2 使用 high_low_level 來決定 GPIO register 是透過 PCOR 驅使 Output 為 Low ( 如圖 29 ) 或 PSOR 驅使 Output 為 High ( 如圖 30 )，可參考 MCXN23xRM Page 2336 ~ 2337

4.4.3 GPIO_base->PDDR : 設定 GPIO 的 Direction，這邊設定為 1，表示 output ( 如圖 27 )，可參考 MCXN23xRM Page 2340

圖 28

圖 29 ( 註 3 )

圖 30 ( 註 3 )

4.5 DRV_GPIO_Out 輸入的參數分別為 GPIO4、17、0 ( 如圖 17 )，解析如下：

參數 17 ( Pin ) 會依據 high_low_level 的配置來決定該參數將帶入 PCOR 或 PSOR，進而決定 output 的輸出電壓準位，配置解析方式如 4.4.2

圖 31

4.6 DRV_GPIO_pin_Read 輸入的參數分別為 GPIO0、6 ( 如圖 32 )，解析如下：

參數 GPIO0 代表該次 DRV_GPIO_pin_Read 將針對 GPIO0 Pin 6

4.6.1 查看 DRV_GPIO_pin_Read Function 如圖 33，Function 將 return (base->PDIR) >> Pin) & 0x01UL) 的值，該值是透過 GPIO PDIR register 功能來查看 GPIO0 Pin 6 的狀態 ( 如圖 34 )，可參考 MCXN23xRM Page 2335

當 EVK 上的 SW3 被按壓後 ( 如圖 15 )，將 return 0，達成條件後 GPIO4 Pin 17 輸出 high 電壓準位，使 LED_BLUE 亮起 ( 如圖 35 )

圖 32

圖 33

圖 34 ( 註 3 )

圖 35

5. gpio_mcxn236 與 osc_mcxn236

5.1 gpio_mcxn236.c 與 osc_mcxn236.c 於第 4 章節有提到的部分這邊就不再重複

5.2 需注意的是檔案中有參考到的檔案需要 include ( 如圖 36 )，當 GPIO0 Pin 6 有觸發 Falling Edge 時會進入 GPIO00_IRQHandler，透過 GPIO0->ISFR[0] 來清除 Flag ( 如圖 37 )，可參考 MCXN23xRM Page 2347