Raspberry Pi Pico的GPIO端口SIO类结构体不好使

量子隧道

Raspberry Pi Pico的SIO是一系列与其它设备统一进行地址编址的寄存器。通过对SIO寄存器的直接访问，可以便捷地对IO进行批量赋值和读取。我在熟悉它的过程中，发现其中的  sio_hw->gpio_oe_set和sio_hw->gpio_oe等寄存器操作不好使。非要调用arduino IDE框架下的pinMode，才能设置管脚为输出。如下是示例程序。其中的四句pinMode函数是不可缺少的。有玩树莓派pico的坛友遇到过和我一样的问题吗？

1. #include <Arduino.h>
   
2. #include "pico/stdlib.h"
   
3. #include "hardware/gpio.h"
   
4. 
   
5. #define LED_PIN_1 25
   
6. #define LED_PIN_2 2
   
7. #define LED_PIN_3 3
   
8. #define LED_PIN_4 4
   
9. 
   
10. 
    
11. void setup() {
    
12.   // 设置 GPIO 为输出模式
    
13.   pinMode(LED_PIN_1,OUTPUT);
    
14.   pinMode(LED_PIN_2,OUTPUT);
    
15.   pinMode(LED_PIN_3,OUTPUT);
    
16.   pinMode(LED_PIN_4,OUTPUT);
    
17.   sio_hw->gpio_oe_set = 0x3fffffff;
    
18.   Serial.begin(115200);
    
19. }
    
20. 
    
21. void loop() {
    
22.   //轮流点亮LED
    
23.   sio_hw->gpio_out = 1<<LED_PIN_1 ;
    
24.   delay(500);
    
25.   sio_hw->gpio_out = 1<<LED_PIN_2 ;
    
26.   delay(500);
    
27.   sio_hw->gpio_out = 1<<LED_PIN_3 ;
    
28.   delay(500);
    
29.   sio_hw->gpio_out = 1<<LED_PIN_4 ;
    
30.   delay(500);
    
31.   //同时点亮所有 LED
    
32.   sio_hw->gpio_set = (1 << LED_PIN_1) | (1 << LED_PIN_2) | (1 << LED_PIN_3) | (1 << LED_PIN_4);
    
33.   delay(500);
    
34.   // 同时关闭所有 LED
    
35.   sio_hw->gpio_clr = (1 << LED_PIN_1) | (1 << LED_PIN_2) | (1 << LED_PIN_3) | (1 << LED_PIN_4);
    
36.   delay(500);
    
37. 
    
38.   Serial.println("***************");
    
39. }

复制代码

girlexplorer

老衲不懂编程，问了一下AI：

其中的四句pinMode函数是不可缺少的吗？


AI回答：

在上述代码中，`pinMode(LED_PIN_1, OUTPUT);`、`pinMode(LED_PIN_2, OUTPUT);`、`pinMode(LED_PIN_3, OUTPUT);`和`pinMode(LED_PIN_4, OUTPUT);`是必不可少的。这些函数用于将指定的GPIO引脚设置为输出模式，以便能够控制LED灯的状态。

具体来说：

1. **初始化阶段**：
   - `sio_hw->gpio_oe_set = 0x3fffffff;` 将所有GPIO引脚设置为输出状态。
   - 这一步是必要的，因为如果没有将这些引脚设置为输出模式，后续的写操作（如`sio_hw->gpio_out`、`sio_hw->gpio_set`和`sio_hw->gpio_clr`）将会导致未定义的行为。

2. **主循环**：
   - 在每次循环中，通过调用 `pinMode(LED_PIN_1, OUTPUT);` 等函数来确保LED引脚仍然处于输出模式。虽然在每个循环的开头已经设置了所有GPIO为输出状态，但为了明确表示这一点，并且避免潜在的问题，这些函数通常会在每一步操作之前再次被调用。

因此，在实际应用中，即使在初始化阶段将所有GPIO设置为输出状态，`pinMode(LED_PIN_1, OUTPUT);`等函数仍然需要在每次写操作前进行调用。


（感觉这次AI回答的不靠谱。主循环里好像没有再次调用pinmode）

scoopydoo

看了下数据手册，你这个 pinMode 函数应该是对应 GPIO 控制寄存器的 0..4 bit 的，必须要设置啊！

你看数据手册的 2.19.2. Function Select 就清楚了。

girlexplorer

（AI编出了类似程序，不知这个AI编的程序是否可行。这个程序里，AI也用了pinmode）


您：（提出要求）

使用Arduino和Pico微控制器控制四个LED灯的亮灭。逐个点亮每个LED，每次点亮一个LED后等待500毫秒。同时点亮所有四个LED，然后等待500毫秒。同时关闭所有四个LED，然后等待500毫秒。每次循环结束后，打印一行“***************”。请编出程序。


AI回答：

以下是一个使用Arduino和Pico微控制器控制四个LED灯的示例程序。这个程序逐个点亮每个LED，然后同时点亮所有四个LED，关闭所有四个LED，并在每次循环结束后打印一行“***************”。

```cpp
#include <Arduino.h>

// 定义LED引脚
const int led1 = 2; // Pico上的GPIO2连接到第一个LED
const int led2 = 3; // Pico上的GPIO3连接到第二个LED
const int led3 = 4; // Pico上的GPIO4连接到第三个LED
const int led4 = 5; // Pico上的GPIO5连接到第四个LED

void setup() {
  // 初始化所有LED为输出模式
  pinMode(led1, OUTPUT);
  pinMode(led2, OUTPUT);
  pinMode(led3, OUTPUT);
  pinMode(led4, OUTPUT);

  Serial.begin(9600); // 启动串口通信，用于调试和打印信息
}

void loop() {
  // 逐个点亮每个LED
  digitalWrite(led1, HIGH);
  delay(500);
  digitalWrite(led2, HIGH);
  delay(500);
  digitalWrite(led3, HIGH);
  delay(500);
  digitalWrite(led4, HIGH);
  delay(500);

  // 同时点亮所有四个LED
  digitalWrite(led1, LOW);
  digitalWrite(led2, LOW);
  digitalWrite(led3, LOW);
  digitalWrite(led4, LOW);
  delay(500);

  // 关闭所有四个LED
  digitalWrite(led1, HIGH);
  digitalWrite(led2, HIGH);
  digitalWrite(led3, HIGH);
  digitalWrite(led4, HIGH);
  delay(500);

  // 打印一行“***************”
  Serial.println("*****************");
}
```

### 解释：
- **引脚定义**：`const int led1 = 2;` 到 `const int led4 = 5;` 定义了四个LED的GPIO引脚。
- **初始化**：在 `setup()` 函数中，使用 `pinMode()` 将所有LED设置为输出模式，并启动串口通信以进行调试和打印信息。
- **循环体**：
  - 首先逐个点亮每个LED，每次点亮后等待500毫秒。
  - 然后同时关闭所有四个LED，再次等待500毫秒。
  - 最后，打印一行“***************”以表示一次完整的循环结束。

这个程序可以在Arduino IDE或Pico SDK中运行。确保你的开发环境已经正确配置，并且连接了正确的硬件设备（如Arduino板和Pico微控制器）。

量子隧道

scoopydoo 发表于 2025-2-1 12:44
看了下数据手册，你这个 pinMode 函数应该是对应 GPIO 控制寄存器的 0..4 bit 的，必须要设置啊！

你看 ...

你说的是指2.19.2里的“ The SIO function (F5) must be selected for the processors to drive a GPIO”，而pinMode()函数就是用来设置管脚为“F5”功能的？那就清楚了。
只不过，我以为，这个“设置为F5”功能在SIO结构体里已经定义了呢，而且我以为它就是sio_hw->gpio_oe_set寄存器呢。看来不是。
这个编程框架有点不伦不类。按理说，应该在sio结构体里定义这个设置，而不应该一会儿pico sdk，一会儿arduino ide，显得这个程序框架像个大杂烩。

scoopydoo

量子隧道 发表于 2025-2-1 12:57
你说的是指2.19.2里的“ The SIO function (F5) must be selected for the processors to drive a GPIO” ...

俺没实验，但是俺觉得应该是这样的，一般来说单片机的 IO 引脚在使用前都要先选择功能的，毕竟都是多功能复用的。

俺对 Arduino 框架不熟悉，手里有两块 Nano 系列的 Arduino 小板子（33 IOT 和 Matter），但是基本只是拿来验证网上找到的一些 Arduino 代码 ...

量子隧道

girlexplorer 发表于 2025-2-1 12:46
（AI编出了类似程序，不知这个AI编的程序是否可行。这个程序里，AI也用了pinmode）

程序应该没问题，但是很可惜，它没有使用SIO类结构体和寄存器，而是调用了arduino的管脚控制函数（digitalwrite）来实现的。

--读了一下，看来AI还是个智障，程序是有基本逻辑错误的。不过框架应该没问题。

量子隧道

找到了pinMode（）函数的定义，看起来若定义为output的话，库函数是啥都没做。这下子彻底风中凌乱了。。。

scoopydoo

先别凌乱，为啥俺看到的代码和你的不一样呢？

量子隧道

scoopydoo 发表于 2025-2-1 14:20
先别凌乱，为啥俺看到的代码和你的不一样呢？

我的wiring_digital.cpp文件的头两行注释是这样式儿的，你看看你的是不是：

pinMode and digitalRead/Write for the Raspberry Pi Pico RP2040

Copyright (c) 2021 Earle F. Philhower, III <earlephilhower@yahoo.com>

scoopydoo

量子隧道 发表于 2025-2-1 14:47
我的wiring_digital.cpp文件的头两行注释是这样式儿的，你看看你的是不是：

pinMode and digitalRead/ ...

俺看到的头两行是这样婶儿的，估计你那个是对的

  wiring_digital.cpp - digital input and output functions
  Part of Arduino - http://www.arduino.cc/

量子隧道

scoopydoo 发表于 2025-2-1 14:50
俺看到的头两行是这样婶儿的，估计你那个是对的

我这是装了：
https://github.com/earlephilhowe ... e_rp2040_index.json
这个RP2040支持库的结果。

scoopydoo

量子隧道 发表于 2025-2-1 14:52
我这是装了：
https://github.com/earlephilhower/arduino-pico/releases/download/global/package_rp20 ...

哈哈，刚好俺也搜到这个，之前用的是 mBed 那个。

俺装上这个看看 .......

scoopydoo

应该是找到答案了，在 pico-sdk 的 gpio.c 文件的 gpio_init 函数里面：

1. void gpio_init(uint gpio) {
   
2.     gpio_set_dir(gpio, GPIO_IN);
   
3.     gpio_put(gpio, 0);
   
4.     gpio_set_function(gpio, GPIO_FUNC_SIO);
   
5. }

复制代码

具体的实现是这样婶儿的：

1. /// \tag::gpio_set_function[]
   
2. // Select function for this GPIO, and ensure input/output are enabled at the pad.
   
3. // This also clears the input/output/irq override bits.
   
4. void gpio_set_function(uint gpio, gpio_function_t fn) {
   
5.     check_gpio_param(gpio);
   
6.     invalid_params_if(HARDWARE_GPIO, ((uint32_t)fn << IO_BANK0_GPIO0_CTRL_FUNCSEL_LSB) & ~IO_BANK0_GPIO0_CTRL_FUNCSEL_BITS);
   
7.     // Set input enable on, output disable off
   
8.     hw_write_masked(&pads_bank0_hw->io[gpio],
   
9.                    PADS_BANK0_GPIO0_IE_BITS,
   
10.                    PADS_BANK0_GPIO0_IE_BITS | PADS_BANK0_GPIO0_OD_BITS
    
11.     );
    
12.     // Zero all fields apart from fsel; we want this IO to do what the peripheral tells it.
    
13.     // This doesn't affect e.g. pullup/pulldown, as these are in pad controls.
    
14.     io_bank0_hw->io[gpio].ctrl = fn << IO_BANK0_GPIO0_CTRL_FUNCSEL_LSB;
    
15. #if !PICO_RP2040
    
16.     // Remove pad isolation now that the correct peripheral is in control of the pad
    
17.     hw_clear_bits(&pads_bank0_hw->io[gpio], PADS_BANK0_GPIO0_ISO_BITS);
    
18. #endif
    
19. }
    
20. /// \end::gpio_set_function[]

复制代码

量子隧道

scoopydoo 发表于 2025-2-1 15:24
应该是找到答案了，在 pico-sdk 的 gpio.c 文件的 gpio_init 函数里面：

问题在于，如果pinmode()函数里设置管脚为OUTPUT，那么gpio_init()函数得不到执行的机会啊

----啥也没干，就让管脚变成了function5（SIO）模式了？