作者：曹建國
筆者在「【Tutorial】如何用ISSM開發Intel SE C1000」一文中，提到了安裝Intel System Studio for Microcontroller 開發軟體，編譯與燒錄程式等用法，但是在嵌入式開發版開發，將對應不同的感測模組，接到其GPIO的擴充腳位進行控制。因此，本文要介紹Quark SE C1000開發板（如下圖所示）如何使用GPIO腳位設定技術。
Quark SE C1000開發板盒裝展示（圖／曹建國）
Quark SE C1000開發板正面（圖／曹建國）
Quark SE C1000開發板背面（圖／曹建國）
Quark SE C1000開發板腳位介紹
首先，如下圖所示，我們可以看到Quark SE C1000開發板正面，在開發版兩端各有雙排的2.54 的公頭腳位，下圖右邊紅框是J14的腳位，在紅框左上角紅圈處為J14第一個腳位，依序左右，向下計數一直到最下面右邊腳位，共計有50個腳位。左邊紅框是J15的腳位，紅框左上角紅圈處為J15第一個腳位，依序左右，向下計數一直到最下面右邊腳位，共44個腳位。
Quark SE C1000開發板腳位示意圖：標示腳一（圖／曹建國）
讀者可以從Intel官網所提供的Intel® QuarkTM SE Microcontroller C1000 Development Platform文件裡找到「Quark SE C1000開發板腳位對照表」，我們可以看到其94個腳位(含J14之50個腳位與J15之44個腳位)，其中每一個腳位都有各自獨立的用途，由於Intel System Studio for Microcontroller 開發軟體在控制GPIO時，有使用對應的軟體元件，所以每一個軟體元件可以區分為三個功能分類，所以GPIO的控制會區分在三個功能分類所在的元件所控制。
以LED Blink範例解釋腳位的應用
先前的【Tutorial】如何用ISSM開發Intel SE C1000文中，已經提過了LED Blink範例/程式，如下圖紅框所示，我們開啟LED Blink範例程式之後。
開啟LED_Blink範例（圖／曹建國）
接下來如下圖所示，我們可以在紅框處，看到許多的程式，那都是LED Blink範例程式。
已開啟LED_Blink範例專案（圖／曹建國）
如下表所示，我們先看到LED Blink範例程式的內容，我們使用的開發版是Quark SE C1000開發板，所以我們在#define上，我們先看到下表所示的宣告內容。
| LED Blink範例程式(LED_Blink) |
| /*
* Copyright (c) 2017, Intel Corporation * All rights reserved. * * Redistribution and use in source and binary forms, with or without * modification, are permitted provided that the following conditions are met: * * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright notice, * this list of conditions and the following disclaimer. * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright notice, * this list of conditions and the following disclaimer in the documentation * and/or other materials provided with the distribution. * 3. Neither the name of the Intel Corporation nor the names of its * contributors may be used to endorse or promote products derived from this * software without specific prior written permission. * * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS “AS IS” * AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE * ARE DISCLAIMED. IN NO EVENT SHALL THE INTEL CORPORATION OR CONTRIBUTORS BE * LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR * CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF * SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS * INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN * CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) * ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE * POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE. */
/* * LED_Blink * * This app will blink an LED on the development platform indefinitely. * * In order for this application to work correctly on the Intel(R) Quark(TM) * Microcontroller D2000 Development Platform, jumper J3 must be set to USR. */
#include “clk.h” #include “qm_gpio.h” #include “qm_pinmux.h” #include “qm_pin_functions.h”
/* The following defines the pin and pin mux details for each SoC. */ #if (QUARK_SE) #define PIN_OUT 25 #define LED_PIN_ID (QM_PIN_ID_59) #define PIN_MUX_FN (QM_PIN_59_FN_GPIO_25) #elif(QUARK_D2000) #define PIN_OUT 24 #define LED_PIN_ID (QM_PIN_ID_24) #define PIN_MUX_FN (QM_PIN_24_FN_GPIO_24) #endif #define DELAY 250000UL /* 0.25 seconds. */
static void pin_mux_setup(void) { qm_pmux_select(LED_PIN_ID, PIN_MUX_FN); }
int main(void) { static qm_gpio_port_config_t cfg;
/* Set the GPIO pin muxing. */ pin_mux_setup();
/* Set the GPIO pin direction to out and write the config. */ cfg.direction = BIT(PIN_OUT); qm_gpio_set_config(QM_GPIO_0, &cfg);
/* Loop indefinitely while blinking the LED. */ while (1) { qm_gpio_set_pin(QM_GPIO_0, PIN_OUT); clk_sys_udelay(DELAY); qm_gpio_clear_pin(QM_GPIO_0, PIN_OUT); clk_sys_udelay(DELAY); } } |
下面這段程式碼，我們因為使用Quark SE C1000開發板，所以我們只需要看『#if (QUARK_SE)』與『#elif(QUARK_D2000)』之間的程式。
接下來我們將表格 1 Quark SE C1000開發板腳位對照表內，有關於QM_PIN_ID_59節錄下來得到下表：
首先，由於我們使用Intel® QMSI GPIO Pin Mapping的功能，我們必須要將PMUX用於控制0~68腳位，透過一組連續的暫存器進行設定，接下來我們要將GPIO 25設為輸出控制，所以我們將使用GPIO 25 指定為輸出，可以看到：#define PIN_OUT 25
而GPIO 25參考上表，又為『QM_PIN_ID_59』，需要用到實際運用的QM原件來管理腳位，請將實際的QM_PIN_ID_59 ，透過define來設定為LED_PIN_ID，可以看到：#define LED_PIN_ID (QM_PIN_ID_59)
接下來我們要用到PMUX的功能，需先宣告腳位的 PMUX功能：#define PIN_MUX_FN (QM_PIN_59_FN_GPIO_25)
也就是將GPIO 25代表QM_PIN_59的功能腳位，所以我們宣告PIN_MUX_FN為(QM_PIN_59_FN_GPIO_25)。
接下來因為我們用到Intel® QMSI GPIO Pin Mapping的功能，我們必須要將PMUX進行腳位初始化設定，這須要有一個固定該有得函數pin_mux_setup()，所以我們宣告的下列函式：
|
static void pin_mux_setup(void) { qm_pmux_select(LED_PIN_ID, PIN_MUX_FN); } |
由上表所示，我們使用Intel® QMSI GPIO Pin Mapping的功能，用qm_pmux_select()函式，告訴系統將LED_PIN_ID(即是QM_PIN_ID_59)設定為PIN_MUX_FN的功能，那系統將會知道它用到GPIP 25，也就是QM_PIN_59。
Main主程式解釋
接下來，我們要解釋主程式main()的內容，下表為主程式內容：
一般而言，在Arduino程式開發之中，我們必須要先做GPIO腳位設定：pinMode（腳位，輸入或輸出）；在這裡我們需要用 pin_mux_setup() 來替代這個指令，而pin_mux_setup()這個函式，上面已經介紹過了，不再多敘述。
GPIO腳位輸入輸出設定
除了上面的腳位狀態設定後，我們仍需要告訴系統，讓系統知道其腳位是否是輸出或輸入。這裡Intel® QMSI GPIO Pin Mapping的功能，是將所有GPIO腳位的輸出或輸入變成一個32bits的狀態暫存器，而這個32bits的暫存器必須要一次全部給Intel® QMSI GPIO Pin Mapping，所以我們先行宣告這個32bits的狀態暫存器，如下所示：static qm_gpio_port_config_t cfg;
所以cfg就是32bits的狀態暫存器。接下來就是要宣告GPIO 25(第25號腳位)為輸出，所以我們將設定cfg這個結構的direction，如下所示：
cfg.direction = BIT(PIN_OUT);
BIT(PIN_OUT)就是將第PIN_OUT(25)位元，設為1，如此再將32bits的狀態暫存器存回cfg.direction 完成狀態暫存器內容設定。
接下來我們根據表格 1 Quark SE C1000開發板腳位對照表內，我們發現GPIO[25]是由功能0所定義，由於我們使用Intel® QMSI GPIO Pin Mapping的功能，而功能0是由GPIO controller 0所控制，所以我們必須設定QM_GPIO_0來當控制器，並透過cfg這個結構變數來指定輸入、輸出的狀態，如下所示：
qm_gpio_set_config(QM_GPIO_0, &cfg);
如此我們完成所有GPIO腳位的輸入、輸出的狀態設定。
閃爍迴圈控制
一般熟悉Arduino 開發版開發系統的讀者，都會了解Arduino 開發版固定有一個loop()迴圈的程式區段，這段程式區段是必須且一定存在的，然而在Quark SE C1000開發板，是遵循一般 C 語言開發方式，並沒有像Arduino 開發時，固定有一塊loop()迴圈的程式區段，所以我們用永久迴圈來達到這個效果。如下表所示，我們可以看到我們用while(1){……}的方式來達到類似loop()迴圈的程式區段。
| while (1) {
qm_gpio_set_pin(QM_GPIO_0, PIN_OUT); clk_sys_udelay(DELAY); qm_gpio_clear_pin(QM_GPIO_0, PIN_OUT); clk_sys_udelay(DELAY); } |
輸出GPIO高電位來點亮燈炮
由上表的程式，我們透過qm_gpio_set_pin()函式來將GPIO設為高電位的狀態，如下所示：qm_gpio_set_pin(QM_GPIO_0, PIN_OUT);
由於該GPIO 25為GPIO controller 0所控制，所以我們必須要使用：QM_GPIO_0來當做控制器參數輸入到函式之中，而PIN_OUT則是當做腳位參數輸入到函數之中，這樣我們就可以輕易將GPIO 25設為高電位的狀態。
輸出GPIO低電位來熄滅燈炮
由上表的程式，我們透過qm_gpio_clear_pin ()函式來將GPIO設為低電位的狀態，如下所示：qm_gpio_clear_pin(QM_GPIO_0, PIN_OUT);
由於該GPIO 25為GPIO controller 0所控制，所以我們必須要使用：QM_GPIO_0來當做控制器參數輸入到函式之中，而PIN_OUT則是當做腳位參數輸入到函數之中，這樣我們就可以輕易將GPIO 25設為低電位的狀態。
高低電位之延遲動作
由上表的程式，我們透過clk_sys_udelay()函式當做延遲函式，像Arduino 開發板的delay()函式相同功能，內容如下所示：clk_sys_udelay(DELAY);
而延遲多久，則傳入”DELAY”變數來決定，我們可以看到之前，”DELAY”變數的內容如下所示：#define DELAY 250000UL;
這裡先說明，由於這裡的單位是微秒，是10−6次方秒，所以1000000為一秒鐘，所以250000UL為25萬微秒，即為0.25秒。
編譯測試
我們用Project(專案)–> Bulid All(全部重新編譯)，進行編譯LED Blink範例程式，看看是否正常。
LED_Blink測試編譯（圖／曹建國）
如下圖，我們可以看到LED Blink範例程式編譯中。
LED_Blink測試編譯中（圖／曹建國）
由下圖紅框區所示，若沒有特殊的錯誤產生，則代表Intel System Studio for Microcontroller 開發軟體正確安裝完成。
LED_Blink測試編譯成功（圖／曹建國）
燒錄測試
我們點選下圖標示的紅框處，選取Led Blink(Flash to Board)，進行燒錄程式到Intel Quark SE C1000開發板的燒錄功能是否正確。
燒錄程式到開發板（圖／曹建國）
在下圖的紅框區所示，如果綠色的圖示有出現，代表Intel Quark SE C1000開發板正確連接，且可開始燒錄。
燒錄程式到開發板進行中（圖／曹建國）
如果沒有任何錯誤的訊息出現，則代表我們完成燒錄程式到開發板的作業。
完成燒錄程式到開發板（圖／曹建國）
實體執行測試
如果Intel Quark SE C1000開發板紅框區有燈閃爍（不是最上方的綠燈，那是電源燈），那代表Intel Quark SE C1000開發板已經可以執行LED Blink範例程式，可以將板載的LED燈點亮。
開發板顯示LED Blink效果（圖／曹建國）
到此我們已經可以了解Intel Quark SE C1000開發板的開發中，GPIO的設定、給值等程式技巧。
（責任編輯：葉于甄）
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