GPIO 输出

LED 闪烁 — GPIO 驱动 | sample: blinky

学习目标

• 掌握 GPIO 输出的完整配置流程：uapi_pin_set_mode() → uapi_gpio_init() → uapi_gpio_set_dir() → uapi_gpio_toggle()
• 理解 GPIO 电平控制——高电平驱动 vs 低电平驱动的硬件差异
• 能够在 WS63 上通过 GPIO 控制 LED 闪烁

基本概念

GPIO 输出做什么

GPIO（General Purpose Input/Output）输出是 MCU 控制外设的最基本方式——CPU 写一个寄存器位，引脚输出高电平或低电平，驱动 LED 亮灭、继电器通断、三极管开关。

flowchart LR
    C[CPU] -->|写寄存器| G[GPIO 控制器]
    G -->|输出电平| P[物理引脚]
    P -->|高/低电平| L[LED / 继电器 / 三极管]

三个步骤

WS63 的 GPIO 输出需要三步配置：

步骤	API	说明
1. 引脚复用	uapi_pin_set_mode(pin, HAL_PIO_FUNC_GPIO)	WS63 引脚多功能——先选 GPIO 模式
2. 方向	uapi_gpio_set_dir(pin, GPIO_DIRECTION_OUTPUT)	设置为输出
3. 操作	uapi_gpio_toggle(pin) / uapi_gpio_set_val(pin, level)	翻转或写指定电平

引脚复用在 pinctrl 文档中有详细说明。本篇聚焦 GPIO 输出操作本身。

驱动能力

GPIO 的驱动电流有限（通常几 mA）。LED 必须串联限流电阻，继电器/电机必须通过三极管/MOSFET 驱动——不能直接用 GPIO 引脚驱动大电流负载。

涉及 API

API	用途	头文件
uapi_pin_set_mode(pin, HAL_PIO_FUNC_GPIO)	设置引脚为 GPIO 功能	pinctrl.h
uapi_gpio_init()	初始化 GPIO 子系统	gpio.h
uapi_gpio_set_dir(pin, GPIO_DIRECTION_OUTPUT)	设置引脚为输出方向	gpio.h
uapi_gpio_set_val(pin, GPIO_LEVEL_LOW)	写指定电平（高/低）	gpio.h
uapi_gpio_toggle(pin)	翻转当前电平	gpio.h

案例说明

做什么

配置一个 GPIO 引脚为输出，以 500ms 间隔翻转电平，驱动 LED 闪烁。这是嵌入式世界的 "Hello World"。

规格与功能

规格项	说明
引脚	CONFIG_BLINKY_PIN（Kconfig 可配）
模式	GPIO 输出
初始电平	低电平（LED 灭）
闪烁周期	500ms（osal_msleep(500) + toggle）
任务优先级	24
任务栈	0x1000（4096 字节）

程序运行流程：引脚复用 → GPIO 初始化 → 设方向 → 设初始电平 → 死循环翻转 + 延时。

案例流程

sequenceDiagram
    participant E as 入口
    participant G as GPIO
    participant L as LED

    E->>G: uapi_pin_set_mode — GPIO 功能
    E->>G: uapi_gpio_init
    E->>G: uapi_gpio_set_dir — 输出
    E->>G: uapi_gpio_set_val — 低电平
    Note over L: LED 灭

    loop 每 500ms
        E->>G: uapi_gpio_toggle
        Note over L: 翻转亮/灭
        E->>E: osal_msleep(500)
    end

案例操作指导

第一步：编译

fbb build ws63-liteos-app

第二步：烧录

第三步：验证

LED 以 1Hz 频率闪烁（500ms 亮 + 500ms 灭）。串口周期输出 "Blinky working."。

关键配置

参数	值	说明
BLINKY_DURATION_MS	500	翻转间隔，越小闪得越快
任务优先级	24	中优先级，不影响 SLE 等关键任务
任务栈	4096	简单的 GPIO 操作，4096 足够
初始电平	GPIO_LEVEL_LOW	LED 灭——根据电路选择低或高

代码详解

完整代码参考 src/application/samples/peripheral/blinky/blinky_demo.c：

#include "pinctrl.h"
#include "gpio.h"
#include "soc_osal.h"
#include "app_init.h"

#define BLINKY_DURATION_MS        500
#define BLINKY_TASK_PRIO          24
#define BLINKY_TASK_STACK_SIZE    0x1000

static int blinky_task(const char *arg)
{
    (void)arg;

    /* 第1步: 引脚复用为 GPIO */
    uapi_pin_set_mode(CONFIG_BLINKY_PIN, HAL_PIO_FUNC_GPIO);

    /* 第2步: 设置方向为输出 */
    uapi_gpio_set_dir(CONFIG_BLINKY_PIN, GPIO_DIRECTION_OUTPUT);

    /* 第3步: 设置初始电平——低电平，LED 灭 */
    uapi_gpio_set_val(CONFIG_BLINKY_PIN, GPIO_LEVEL_LOW);

    while (1) {
        osal_msleep(BLINKY_DURATION_MS);          // 等 500ms
        uapi_gpio_toggle(CONFIG_BLINKY_PIN);      // 翻转电平
        osal_printk("Blinky working.\r\n");       // 打印状态
    }
    return 0;
}

static void blinky_entry(void)
{
    osal_task *task_handle = NULL;
    osal_kthread_lock();
    task_handle = osal_kthread_create(
        (osal_kthread_handler)blinky_task, 0,
        "BlinkyTask", BLINKY_TASK_STACK_SIZE);
    if (task_handle != NULL) {
        osal_kthread_set_priority(task_handle, BLINKY_TASK_PRIO);
        osal_kfree(task_handle);  // 任务句柄可释放
    }
    osal_kthread_unlock();
}

app_run(blinky_entry);

osal_kfree(task_handle) 释放的是创建任务返回的句柄（osal_task*），不是任务本身。任务创建后独立运行，句柄不再需要即可释放。

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