[玩转Atlas 200 DK之案例开发系列]外设GPIO使用

一、开发板对外输出脚说明

l 开发板输出管脚

Atlas 200 DK开发板共有40个管脚输出，其中有7个GPIO脚供用户控制使用。

GPIO0 GPIO1 GPIO3 GPIO4 GPIO5 GPIO6 GPIO7

开发板管脚数字对应可以看开发板40PIN 的两边板子标记，有标记哪个是1脚，哪个是40脚，然后和下图对应接IO口使用。

 

l GPIO管脚说明

        直接从昇腾AI处理器引出的GPIO有：GPIO0、GPIO1。

        由PCA6416引出的GPIO有：GPIO3、GPIO4、GPIO5、GPIO6、GPIO7。

 

 

 

 

由于GPIO3，4，5，6，7是通过IO口扩展芯片扩展的IO口，控制是使用I2C方式控制PCA6416.读取控制速度不如GPIO0，GPIO1，如果程序中有使用输入口作为检测使用（while(1)中一直监控IO口输入状态，例如按键检测）请优先使用GPIO0，GPIO1.

二、GPIO软件代码控制使用

1. 获取GPIO操作权限。

首先让开发板默认用户 HwHiAiUser 获得开发板硬件软件控制权限，这个可以登录开发板在开发板/etc/rc.local 中修改，增加如下语句

echo 504 >/sys/class/gpio/export

echo 444 >/sys/class/gpio/export

chown -R HwHiAiUser /sys/class/gpio/gpio444

chown -R HwHiAiUser /sys/class/gpio/gpio504

chown -R HwHiAiUser /sys/class/gpio/gpio444/direction

chown -R HwHiAiUser /sys/class/gpio/gpio504/direction

chown -R HwHiAiUser /sys/class/gpio/gpio444/value

chown -R HwHiAiUser /sys/class/gpio/gpio504/value

chown -R HwHiAiUser /dev/i2c-1

chown -R HwHiAiUser /dev/i2c-2

chown -R HwHiAiUser /dev/ttyAMA0

chown -R HwHiAiUser /dev/ttyAMA1

usermod -aG HwHiAiUser HwHiAiUser

 

以上指令总体上目的就是引出GPIO0，GPIO1，并且让HwHiAiUser获取GPIO0 ，GPIO1，I2C等硬件的软件控制权限，如果rc.local已经加上了这些指令，就不需要重新添加了。

 

 

2. 开发板GPIO样例代码下载。

   到码云上下载GPIO demo源码，https://gitee.com/Atlas200DK 用MindStudio打开使用。

   代码中包含2个模块，其中

GPIO文件夹封装了一个GPIO类，封装了3个接口函数。

 

3. GPIO模块接口函数说明。

GPIO 3个接口函数如下。

int gpio_set_direction(int pin,int direction);  

int gpio_set_value(int pin,int val);      

int gpio_get_value(int pin,int *val); 

 

int gpio_set_direction(int pin,int direction); 

这个函数是设置IO口的状态，输入还是输出。

参数 pin 只能设置为（0,1,3,4,5,6,7），控制对应的IO口。

参数 direction 设置输入还是输出  0代表输入，1代表输出。

 

int gpio_set_value(int pin,int val); 

这个函数是设置IO口的输出高电平还是低电平，前提是已经用gpio_set_direction设置这个口为输出口，否则无效。

参数 pin 只能设置为（0,1,3,4,5,6,7），控制对应的IO口。

参数 val设置输出高电平还是低电平  0代表低电平，1代表高电平。

 

int gpio_get_value(int pin,int *val); 

这个函数是获取IO口的输入高电平还是低电平，前提是已经用gpio_set_direction设置这个口为输入口，否则读取数值不对。

参数 pin 只能设置为（0,1,3,4,5,6,7），控制对应的IO口。

参数 val , int value ,将&value放入到函数中，获取value值。Value 0代表低电平，1代表高电平。

 

4.Custom文件夹里面包含了如何调用这3个接口函数的样例代码。

 在Custom.cpp中。

 

以上就可以对Atlas 200 DK 的7个gpio口进行软件控制了。有其他疑问可以到论坛咨询。

其他接口

Atlas 200 AI加速模块提供UART，I²C，SPI等其他接口，功能描述如下：

表3-9 Atlas 200 AI加速模块连接器功能描述

模块划分	管脚名称	主功能	功能描述
UART0	UART0_RXD	RXD	UART0接收数据。调试、系统打印、外设扩展等。
	UART0_TXD	TXD	UART0发送数据。调试、系统打印、外设扩展等。
I2C0	I2C0_SCL	SCL	I2C0总线时钟。Atlas 200 AI加速模块带外管理接口。
			用户可以读取Atlas 200 AI加速模块的硬件ID、EEPROM信息。
			Atlas  200 AI加速模块内有4.7K上拉电阻，Atlas 200 AI加速模块内已串33Ω电阻。
	I2C0_SDA	SDA	I2C0总线数据，Atlas 200 AI加速模块带外管理接口。
			用户可以读取Atlas 200 AI加速模块的硬件ID、EEPROM信息。
			Atlas  200 AI加速模块内有4.7K上拉电阻，Atlas 200 AI加速模块内已串33Ω电阻。
I2C1	I2C1_SCL	SCL	I2C1总线时钟。Atlas 200 AI加速模块内已串33Ω电阻，用户板做外部上拉，使用用户接口电源上拉。
	I2C1_SDA	SDA	I2C1总线数据。Atlas 200 AI加速模块内已串33Ω电阻，用户板做外部上拉，使用用户接口电源上拉。
SPI1	SPI1_CS0_N	CS0	SPI1片选0。SPI接口只支持MASTER mode。
	SPI1_CS1_N	GPIO65	SPI1片选1。
	SPI1_CLK	CLK	SPI1时钟。Atlas 200 AI加速模块内已串33Ω电阻。
	SPI1_MOSI	MOSI	SPI 1 Master OUT/Slave IN，Atlas 200  AI加速模块内已串33Ω电阻。
			复用上电strap功能，不使用要悬空，外部不能有上拉。
	SPI1_MISO	MISO	SPI 1 Master IN/Slave Out。
SPI2	SPI2_CS_N	CS	SPI2片选0，SPI接口只支持MASTER mode。
	SPI2_CLK	CLK	SPI2时钟。Atlas 200 AI加速模块内已串33Ω电阻。
	SPI2_MOSI/EMMC_SD_SEL	MOSI	SPI 2 Master OUT/Slave IN。Atlas 200  AI加速模块内已串33Ω电阻。
			上电阶段做strap功能：
			EMMC与SD卡模式选择信号，由Atlas 200 AI加速模块外部高低电平配置。0：EMMC，1：SD。
			用户板做外部上下拉，上拉电阻使用VBUCK8_1V8，不用MMC接口时可悬空。
	SPI2_MISO	MISO	SPI 2 Master IN/Slave Out。
SPI3&	I2C2 SDA	SDA	I2C2 SDA（复用功能：SPI3片选1-/SPI3_CS）Atlas 200 AI加速模块内已串33Ω电阻。
I2C/UART			用户板做外部上拉；使用用户接口电源上拉。
	I2C2  SCL	SCL	I2C2 SCL（复用功能：SPI3时钟-SPI3_CLK）Atlas 200 AI加速模块内已串33Ω电阻。
			用户板做外部上拉，使用用户接口电源上拉。
	UART1_TXD	TXD	UART1 TXD（复用功能：SPI 3 Master OUT/Slave IN）
	UART1_RXD	RXD	UART1 RXD（复用功能：SPI 3 Master In/Slave Out）
上电	HOST_POWER_EN	-	Atlas 200 AI加速模块上电控制，Atlas 200  AI加速模块的电源使能信号，高有效。拉高后5ms Atlas 200 AI加速模块上电（内部BOARD  ID与EEPROM电路为独立供电，主电源上电后即工作）。
			内部有上拉电阻，不用可悬空，用户不用做上拉。
			信号要严格保证时序，建议使用OD接口控制。
HOST_RST_N	HOST_RST_N	-	Atlas 200 AI加速模块热复位接口，1.8V，接到Ascend  310的复位管脚，复位时间大于150us。
			信号需要用OD接口或用二极管隔离，防止倒灌。
			信号要严格保证时序，默认状态要为高电平。内部有上拉电阻，不用可悬空。作为Atlas 200  AI加速模块的复位接口，必须预留该接口。
中断输出	INT_OUT	GPIO69	发送给host的alert信号，低有效。用户板做外部上拉，上拉电阻使用VBUCK8_1V8。
中断输入	INT_IN	GPIO1	host发送给Ascend 310中断信号，非下电接口，可用来唤醒Atlas 200  AI加速模块。
			用户板做外部上拉，上拉电阻使用VBUCK8_1V8。
风扇控制	PWM0	GPIO12	风扇PWM控制信号1，可做普通GPIO使用。
	PWM1	GPIO13	风扇PWM控制信号2，可做普通GPIO使用，可做风扇转速检测(中断模式)。
GPIO	GPIO73	GPIO73	通用GPIO，可做中断输入，不使用可以悬空。
	GPIO2	GPIO2	通用GPIO模式：可做中断输入，不使用可以悬空。
			低功耗模式：使用Atlas 200  AI加速模块低功耗模式时，需预留该管脚作为休眠状态标志位，GPIO2输出高电平表示休眠状态，输出低电平表示唤醒状态。
	GPIO6	GPIO6	通用GPIO模式：不使用可以悬空。
			低功耗模式：使用Atlas 200  AI加速模块低功耗模式时，需预留该管脚作为使能信号，用于控制模块进行休眠与唤醒，当GPIO6输入高电平，使能Atlas 200  AI加速模块深度休眠，低电平使能唤醒。默认需配置为低电平。
GPIO_RST_OUT	GPIO_RST_OUT	GPIO_RST_OUT	输出给单板的复位信号。在SoC系统复位时输出为低，直到软件配置输出为高，用于复位单板相关器件。
BOOT_MODE	BOOT_MD0	GPIO95	上电过程做为strap功能，配置Atlas 200 AI加速模块的BOOT模式。
			用户板做外部上下拉；上拉电阻使用VBUCK8_1V8。
			000 on-chip-rom + SFC(xloader) + PCIe(UEFI, EP mode only)。
	BOOT_MD1	GPIO96	001 on-chip-rom  + USB加载。
	BOOT_MD2	GPIO97	010 on-chip-rom  + SFC(SPI Nor)加载（xloader+UEFI)，缺省。
在位检测	P_DETECT_IN	-	Atlas 200  AI加速模块在位检测信号。2个pin脚分布在连接器两端，并在Atlas 200 AI加速模块内部PCB连接在一起。
	P_DETECT_OUT		其一接到host接口并做上拉，另外一个信号接到板外的下地电阻。上拉电源无特殊要求。
			多个Atlas 200  AI加速模块场景可以把在位检测串联使用。
槽位ID	SLOT_SEL1	ADC8	Atlas 200  AI加速模块 ADC8信号，多个Atlas 200 AI加速模块场景下，区分Atlas 200 AI加速模块槽位号。
			单个ADC可支持10个档位，2个SLOT可支持多Atlas 200 AI加速模块。
			Atlas  200 AI加速模块内部上拉100K电阻到ADC电源。用户板接电阻分压下地。电阻参考ID分压表。如果只有一个Atlas 200  AI加速模块使用，就统一都下拉，默认为00。
	SLOT_SEL0	ADC7	Atlas 200  AI加速模块 ADC7信号，多个Atlas 200 AI加速模块场景下，区分Atlas 200 AI加速模块槽位号。
			单个ADC可支持10个档位，2个SLOT可支持多Atlas 200 AI加速模块。
			Atlas  200 AI加速模块内部上拉100K电阻到ADC电源。用户板接电阻分压下地。电阻参考ID分压表。
I2C地址选择	ADD_SEL	GPIO74	Atlas 200 AI加速模块 I2C0地址选择信号，可支持2个Atlas 200 AI加速模块共用I2C地址。
			Atlas  200 AI加速模块内部采用1K上拉，默认拉高。用户板可用100Ω下拉电阻改变地址。
			Ascend  310的I2C0地址通过槽位ID做区分。
			Atlas  200 AI加速模块内部2个器件I2C地址(7bit)：
			EEPROM：ADD_SEL=1,1010001；ADD_SEL=0,1010000。
			I2C扩展IC：ADD_SEL=1,0100001；ADD_SEL=0,0100000。
预留接口	RSVD	-	预留接口，悬空不接。
电源输入	VSYS	-	3.5-4.5V供电，典型值推荐3.8V，电流8A以上。
GND	GND	-	电源回流地。

 

GPIO接口电平特性

表3-10 GPIO电平参数表（VDDIO电压范围：+1.62 ~ +1.98V）

 

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位
输入低电平	Vil	-0.3	-	0.35*VDDIO	V
输入高电平	Vih	0.65*VDDIO	-	1.98	V
门限值	Vt	0.87	0.97	1.07	V
内部上拉电阻	Rpu	19k	26k	39k	ohm
内部下拉电阻	Rpd	18k	24k	34k	ohm
输出低电平	Vol	-	-	0.45	V
输出高电平	Voh	VDDIO-0.45	-	-	V

 

I²C接口电平特性

表3-11 I²C电平参数表（VDDIO电压范围：+1.62 ~ +1.98V）

 

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位
输入低电平	Vil	-0.3	-	0.35*VDDIO	V
输入高电平	Vih	0.65*VDDIO	-	1.98	V
门限值	Vt	0.91	1.01	1.13	V
内部上拉电阻	Rpu	32k	48k	79k	ohm
内部下拉电阻	Rpd	30k	44k	68k	ohm
输出低电平	Vol	-	-	0.45	V
输出高电平	Voh	VDDIO-0.45	-	-	V