STM8S UART GPIO Timer Raisonance

GPIOの使い方を学ぶ

GPIOとはいろんな使い方ができるIO portのことです．
STM8Sのピン配置を見ると、PA0とかPD3とかいう文字が見えます．これらは全てGPIOとして利用可能です．
ただし、OSCIN/PA1のように書かれているピンは、PA1の他に外部水晶発振子の端子としての役割も兼ねているので、水晶発振子を取り付けている場合はPA1をGPIOとして使うことはできません．

STM8S105C6のGPIOは全部でこれだけあります．
PA[6:1]
PB[7:0]
PC[7:1]
PD[7:0]
PE[7:5],PE[3:0]
PG[1:0]

GPIOの使い方の説明

STMicro社のライブラリで知っておくべき関数を以下に解説します．

●GPIOの入力出力の設定

使用例：
GPIO_Init(GPIOB, GPIO_PIN_5, GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST); → PB5を出力にする．ドライブ能力は低い．
GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_6, GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST); → PD6を出力にする．ドライブ能力は高い．
GPIO_Init(GPIOG, GPIO_PIN_0, GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT); → PG0を入力にする．プルアップする．

・１つ目の引数の意味は、どのGPIOかの指定です．
GPIOA/GPIOB/GPIOC/GPIOD/GPIOE/GPIOGのどれかです．

・２つ目の引数の意味は、どのbitかの指定です．
つぎのどれかまたはORです．
ORとは、( GPIO_PIN_2 | GPIO_PIN_1 | GPIO_PIN_0 ) とすれば[2:0]を一括設定できるという意味です．
GPIO_PIN_0     bit0
GPIO_PIN_1     bit1
GPIO_PIN_2     bit2
GPIO_PIN_3     bit3
GPIO_PIN_4     bit4
GPIO_PIN_5     bit5
GPIO_PIN_6     bit6
GPIO_PIN_7     bit7
GPIO_PIN_LNIB        Low nibble つまり[3:0]のこと
GPIO_PIN_HNIB        High nibble つまり[7:4]のこと
GPIO_PIN_ALL         ぜんぶ[7:0]

・３つ目の引数はたくさん説明しなくちゃいけませんが、赤字のやつだけ知っておけば当面は足りるでしょう．
GPIO_MODE_IN_FL_NO_IT             Input floating, no external interrupt
GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT             Input pull-up, no external interrupt
GPIO_MODE_IN_FL_IT                 Input floating, external interrupt
GPIO_MODE_IN_PU_IT                 Input pull-up, external interrupt
GPIO_MODE_OUT_OD_LOW_FAST     Output open-drain, low level, 10MHz
GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST     Output push-pull, low level, 10MHz
GPIO_MODE_OUT_OD_LOW_SLOW     Output open-drain, low level, 2MHz
GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_SLOW     Output push-pull, low level, 2MHz
GPIO_MODE_OUT_OD_HIZ_FAST     Output open-drain, high-impedance level,10MHz
GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST     Output push-pull, high level, 10MHz
GPIO_MODE_OUT_OD_HIZ_SLOW     Output open-drain, high-impedance level, 2MHz
GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_SLOW     Output push-pull, high level, 2MHz

_IN_／_OUT_は入力にするか出力にするかを設定する意味です．

_FL_／_PU_／_OD_／_PP_はゲートの電気的構造を意味します．
_FL_はFloatingの略です．普通の入力端子です．

_PU_はPull Upの略です．内蔵プルアップ抵抗が付加されます．
STM8Sを普通に使うには、これが適しています．

_OD_はOpen Drainの略です．外付けでプルアップ抵抗をつけないといけません．
電気回路に精通した人なら使っても良いですが、普通にSTM8Sを使う分には使わないでしょう．
（3.3V系から5V系への変換に使うことがあります）

_PP_はPush Pullの略です．出力ポートはまずはこれを使えばいいでしょう．

_NO_IT_／_IT_は、割り込みの無し／有りです．とりあえず割り込み無しの_NO_IT_を憶えておきましょう．

_FAST_／_SLOW_は、高速な出力ゲートか、低速な出力ゲートかの設定です．
低速な出力ゲートの方が消費電力が小さいメリットがあるので、バッテリー駆動する時に_SLOW_を使いたい場面があるかもしれません．
しかし、まずは_FAST_だけ憶えておけばよいでしょう．

多少順番が前後しましたが、_LOW_／_HIGH_／_HIZ_というのもありますね．
これは、出力の初期値がLOWかHIGHかあるいはハイインピーダンスかの設定です．
初期値設定はどんな場面で有用な機能なのでしょうか？
例えば、出力ポートの先にモーターがついていて、HIGHだとモーターが回転する仕様になっているとします．
そのケースでは、初期値がLOWになるようにSTM8Sを設定すれば、STM8Sの起動時にモーターがピクッと動く症状を防止できます．

GPIO_Init()の引数の説明はおしまいです．

●GPIOに値を出力する方法

次の４つの関数を知っておけばOKです．

GPIO_Write ( GPIOB, 0xA2 );                // PB[7:0] = 0xA2
GPIO_Write ( GPIOD, 0b10100010 );      // PD[7:0]=0xA2
GPIO_WriteHigh ( GPIOG, GPIO_PIN_0 ); // PG0=1
GPIO_WriteLow ( GPIOA, GPIO_PIN_7 ); // PA7=0
GPIO_WriteReverse ( GPIOC, GPIO_PIN_2 ); // PC2の値を反転する

●GPIOの値を読む方法

次の２つの関数を知っておけばOKです．

uint8_t in;
in = GPIO_ReadInputData ( GPIOD );   // GPIOD[7:0]を読む

BitStatus in;
in = GPIO_ReadInputPin ( GPIOA, GPIO_PIN_5 );   // PA5を読む

サンプルプログラム

サンプルworkspaceをこちらに置きます．

このworkspaceの中には、projectが４つ入っています．以下では各projectを説明します．

test04
このprojectのソースコードは正味これだけです．
STM8S-DISCOVERYに焼くと、LEDが光ります．
PD0を出力に設定し、_LOW_で初期値＝０に設定しているからLEDが光るのです．

#include "stm8s.h"
void main(void)
{
    GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_0, GPIO_MODE_OUT_PP_LOW_FAST); // PD0 output
    while(1) {    }     // Main loop
}

test04b
このprojectのソースコードは正味これだけです．
STM8S-DISCOVERYに焼くと、LEDが光りません．
PD0を出力に設定し、_HIGH_で初期値＝１に設定しているからLEDが光らないのです．

#include "stm8s.h"
void main(void)
{
    GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_0, GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST); // PD0 output
    while(1) {    }     // Main loop
}

test04c
以前につくったプログラムで、UARTでPCと接続し小文字大文字変換するプログラムがありました．
このプログラムに、CPUの動作中を示すインジケータLED点滅機能を追加しました．
ソースコードの赤いところが追加部分です．

main()では、LEDが接続されているPD0を出力に設定しています．その後、蛇足ながらPD0=1に設定．
main()に、TIM3_ｘｘｘｘ()な関数も追加されていますが、これはLED点滅用のタイマーです．タイマーについては後の章で解説します．
TIM3_UPD_OVF_BRK_IRQHandler()はタイマー割り込みルーチンで、GPIO_WriteReverse()でPD0を反転させることでLEDを点滅させています．

void main(void)
{
CLK_ClockSwitchConfig ( CLK_SWITCHMODE_AUTO, CLK_SOURCE_HSE, DISABLE, CLK_CURRENTCLOCKSTATE_DISABLE );

GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_0, GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST);
GPIO_Write(GPIOD, 0b00000001);

TIM3_TimeBaseInit( TIM3_PRESCALER_1, ARR );
TIM3_ITConfig(TIM3_IT_UPDATE, ENABLE);
TIM3_Cmd(ENABLE);

// PC setting = 115200bps 8bit ODD-parity stop=1bit
UART2_DeInit();
UART2_Init((u32)115200, UART2_WORDLENGTH_9D, UART2_STOPBITS_1, UART2_PARITY_ODD, UART2_SYNCMODE_CLOCK_DISABLE, UART2_MODE_TXRX_ENABLE);
UART2_ITConfig(UART2_IT_RXNE_OR, ENABLE);
UART2_Cmd(ENABLE);

enableInterrupts();

SerialPutString("This is a converter small words to capital words.\r\n");
SerialPutString("key in any words.\r\n");

while(1)     // Main loop
{
    UART_Menu();
}
}

u16 cnt;
void TIM3_UPD_OVF_BRK_IRQHandler(void) interrupt 15
{
   TIM3_ClearFlag(TIM3_FLAG_UPDATE);
   cnt++;
   if(cnt==(INTF/2-1)){
   GPIO_WriteReverse(GPIOD, GPIO_PIN_0);
     cnt=0;
   }
   return;
}

test04d
せっかくGPIOを学んだのですから、外部ピンをLOW/HIGHにすることでLEDの点滅速度を変えられるようにしましょう．
PB6がCN3の４ピンに出ています．また、GNDがCN3の２ピンにあります．

そこで、CN3の２ピンと４ピンをジャンパーピンでショート（下図の赤の箇所）すれば、PB6=0にできます．
ジャンパーピンを外せばPB6=1にできます．
これで、プログラムを制御します．

プログラムは、main()の冒頭で、PB6をプルアップ抵抗つきの入力に設定しています．
タイマ割り込みルーチンのTIM3_UPD_OVF_BRK_IRQHandler()の中では、if(GPIO_ReadInputPin(GPIOB, GPIO_PIN_6))のところでPB6の値を読んで点滅周期を変更しています．
このプログラムを焼いて動かすと、PB6にジャンパーピンをつけたとき点滅が速くなります．ジャンパーピンを外すと点滅がゆっくりになります．

void main(void)
{
   CLK_ClockSwitchConfig ( CLK_SWITCHMODE_AUTO, CLK_SOURCE_HSE, DISABLE, CLK_CURRENTCLOCKSTATE_DISABLE );

   GPIO_Init(GPIOB, GPIO_PIN_6, GPIO_MODE_IN_PU_NO_IT ); // PB6 input
   GPIO_Init(GPIOD, GPIO_PIN_0, GPIO_MODE_OUT_PP_HIGH_FAST); // PD0 output
   GPIO_Write(GPIOD, 0b00000001);

   TIM3_TimeBaseInit( TIM3_PRESCALER_1, ARR );
   TIM3_ITConfig(TIM3_IT_UPDATE, ENABLE);
   TIM3_Cmd(ENABLE);

   // PC setting = 115200bps 8bit ODD-parity stop=1bit
   UART2_DeInit();
   UART2_Init((u32)115200, UART2_WORDLENGTH_9D, UART2_STOPBITS_1, UART2_PARITY_ODD, UART2_SYNCMODE_CLOCK_DISABLE, UART2_MODE_TXRX_ENABLE);
   UART2_ITConfig(UART2_IT_RXNE_OR, ENABLE);
   UART2_Cmd(ENABLE);

   enableInterrupts();

   SerialPutString("This is a converter small words to capital words.\r\n");
   SerialPutString("key in any words.\r\n");

   while(1)     // Main loop
   {
    UART_Menu();
   }
}

void TIM3_UPD_OVF_BRK_IRQHandler(void) interrupt 15
{
   u16 max;
   TIM3_ClearFlag(TIM3_FLAG_UPDATE);
   if(GPIO_ReadInputPin(GPIOB, GPIO_PIN_6)) max=INTF/2-1;
   else max=INTF/8-1;
   cnt++;
   if(cnt>=max){
     GPIO_WriteReverse(GPIOD, GPIO_PIN_0);
     cnt=0;
   }
   return;
}