使用i.MX RT1010 FlexIO来模拟低功耗状态机

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使用i.MX RT1010 FlexIO来模拟低功耗状态机

介绍


本文主要介绍如何使用i.MX RT1010 FlexIO模块来模拟状态机。
FlexIO模块模拟的状态机最多支持8种状态的跳转，每一种状态可以控制8个引脚作为输出，此外状态机的状态跳转是由三个可选的输入引脚决定的。该状态机可以在低功耗模式下运行，不需要CPU的参与。




硬件平台


为了演示FlexIO模拟的状态机例程，需要用到一块如下图所示的i.MX RT1010EVK板子，涉及到的FlexIO引脚标注在图中。

i.MX RT1010总共提供了27个FlexIO引脚，FlexIO模拟的状态机支持8个状态，每个状态可以控制8个FlexIO引脚作为输出。在本文的例程中，使用FlexIO一共模拟了三个状态，每个状态控制三个引脚作为输出，这三个状态的跳转由另外三个引脚（FXIO[21], FXIO[22] and FXIO[23]）的输入来确定。



下表列举了例程中用到的FlexIO引脚以及具体的位置和状态：

为了进行例程演示，需要对RT1010 EVK板子做以下改动：


将电阻R792去掉，再用0欧姆电阻焊接上R800。


去掉跳帽J31和跳帽J32，去掉电阻 R237和R236。


确保GPIO_AD_11接地。


将USB插到J41进行供电。

FlexIO状态机模拟
1. 状态模式简介

FlexIO模块的Shifter提供6种工作模式，本文重点介绍其状态模式。



状态模式的设置是由寄存器FLEXIOx_SHIFTCTLn的SMOD位决定的，将其写入0x6设置成状态模式。FlexIO的状态模式最多提供8个状态，该特性允许状态机的运行不需要CPU的参与，并且在低功耗模式下得以保留。下图详细展示了Shifter的微体系结构。

图中总体上显示了状态机的I/O分配情况。通过设置寄存器FLEXIOx.SHIFTCTLn的PINSEL，用户可以选择三个连续的FlexIO引脚作为状态机的控制输入。状态机的下一状态和移位器的低三位相关，每个状态有八个可配置的输出，并分配给了FlexIO引脚FXIO[0] - FXIO[7]。通过设置FLEXIOx.SHIFTCFGn寄存器的PWIDTH [3:0]，SSTOP [1:0]和SSTART [1:0]，可以启用或禁用FXIO[0] - FXIO[7]这8个引脚，启动的情况下，还应将FLEXIOx.SHIFTCTLn寄存器的PINCFG配置为output。

2. 状态机模拟

下图是本例程的状态机示意图。

为了实现图所示的状态机，需要配置以下寄存器。


将FLEXIO01.SHIFTCTL[2:0]的PINCFG设置为0x03，使能Shifter引脚（FXIO[0]，FXIO[1]，FXIO[2]）。将FLEXIO01.SHIFTCTL[2:0]的PINSEL设置为0x15，选择FXIO[21]，FXIO[22]，FXIO[23]作为状态输入控制引脚。将FLEXIO01.SHIFTCTL[2:0]的SMOD设置为0x06，使Shifter0，Shifter1和Shifter2处于状态模式。


FlEXIO01.SHIFTCTL[0] = 0x00831506


FlEXIO01.SHIFTCTL[1] = 0x00831506


FlEXIO01.SHIFTCTL[2] = 0x00831506


将FLEXIO01.SHIFTCTL[2:0]的PWIDTH[3:0]设置为0xF，禁用FXIO[7:4]）。将FLEXIO01.SHIFTCTL[2:0]的SSTOP[1:0]设置为0x2，禁用FXIO[3]输出并启用FXIO[2]输出。将FLEXIO01.SHIFTCTL[2:0]的SSTART[1:0]设置为0x0，启用FXIO[1:0]作为输出。


FlEXIO01.SHIFTCFG[0] = 0x000F0020


FlEXIO01.SHIFTCFG[1] = 0x000F0020


FlEXIO01.SHIFTCFG[2] = 0x000F0020


在状态模式下，寄存器FLEXIOx.SHIFTSTATE包含了状态机当前的状态值，默认情况下（重置后）为0x0。当状态机正确启动后，FLEXIOx.SHIFTSTATE指向当前状态，该状态由寄存器FLEXIOx.SHIFTERBUFn的值定义的。它的32位值包含当前状态输出（FLEXIOx.SHIFTBUFF[31:24]）和下一个状态（FLEXIOx.SHIFTBUF [23:0]）的值。FLEXIOx.SHIFTBUF的低24位包含8个组，每个组包括3位，这3位定义了根据输入组合选择的下一个状态的值。例如，如果输入组合为000，则FLEXIOx.SHIFTBUF[2:0]位定义的值表示要跳转的下一个状态。


FlEXIO01.SHIFTBUF[0] = 0x00208208


FlEXIO01.SHIFTBUF[1] = 0x02408408


FlEXIO01.SHIFTBUF[2] = 0x06249249



下图显示了SHIFTBUF[2:0]的值和状态跳转的关系。

Shifter0，Shifter1，Shifter2使用Timer0作为触发源。Timer0被配置为16位计数器模式，一直使能且永不复位。Timer0的递减源为FlexIO时钟。


FlEXIO01.TIMCTL[0] =0x00000003


FlEXIO01.TIMCMP[0]= 0x0000176F


3. 低功耗和时钟
FlexIO状态机可以保持在低功耗模式，本文以wait mode为例，有两个注意点：


1.进入低功耗模式时，确保FlexIO时钟使能，FlexIO的DOZEN清零，则FlexIO应该保持功能正常。


2.将寄存器CCM_CCGR5的CG1设置为0x3，这就确保了在除了STOP模式之外，FlexIO时钟都能被使能。


4. 例程演示

在本文例程中，当FXIO[23:21]的输入值为011时，FlexIO模块驱动在FXIO[2]引脚上驱动频率为FLEXIO_CLK / 12000方波输出，如下图所示。


总结


本文介绍了FlexIO模块的低功耗状态机功能，并描述了FlexIO状态模式的详细使用方法和注意事项。基于其低功耗特性和灵活性，用户可以脱离CPU的控制实现特定的功能，从而节省硬件资源。



文章出处：恩智浦MCU加油站

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