# Jserv mini-arm-os 學習筆記 (一)_Extra_1_按鈕x輪詢x中斷
contributed by AgainTW

---
# 章節
* [【1】Jserv mini-arm-os 學習筆記_開機流程x脫離IDEx你好](https://hackmd.io/@nfUUgsYRTGy81y5d9AYOyg/rkJtpGdAT)
* [【1】Jserv mini-arm-os 學習筆記_Extra_1_按鈕x輪詢x中斷](https://hackmd.io/@nfUUgsYRTGy81y5d9AYOyg/H1dYPF-10)
* [Jserv mini-arm-os 學習筆記 (二)](https://hackmd.io/@nfUUgsYRTGy81y5d9AYOyg/B1OUX65Cp)

---
# 前言
我也沒想到會有補充的出現，反正就是我在試的時候犯了一個很蠢的錯誤，但我一直以為是我用輪詢的關係導致，剛好我也做了筆記當我的[黃色小鴨](https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E5%B0%8F%E9%BB%84%E9%B8%AD%E8%B0%83%E8%AF%95%E6%B3%95)，就順便修一下當成額外的補充XD

---
# 名詞解釋
* [上拉電阻](https://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E4%B8%8A%E6%8B%89%E7%94%B5%E9%98%BB): 是當某 GPIO 未連接設備或處於高阻抗的情況下，一種用於保證輸入訊號為預期邏輯電平的電阻元件。筆記所使用的晶片和開發版本身已經內至有上拉電路和上拉電阻。

---
# 輪詢(Pooling)
讀取周邊(peripheral)的方式有很多種，像是輪詢、中斷和 DMA，它們各有優缺點。而為了理解它們以及了解如何實作，我們將使用輪詢以及中斷來實際讀取按鈕的狀態。
* **輪詢**: 由處理器定時發出詢問，依序詢問每一個週邊是否需要服務，有即給予服務，服務結束後再問下一個週邊，接著不斷週而復始。實作容易，但效率偏低，譬如說當有一個周邊需要大量資源處理時，供給給其他周邊服務的速度就會大幅下降。
* **中斷**: 是用以提高電腦工作效率、增強電腦功能的一項重要技術。指處理器接收到來自硬體或軟體的訊號，根據訊號進行處理，並且中斷可以分為硬體中斷和軟體中斷。
* **DMA**: 允許某些電腦內部的周邊可以獨立地直接讀寫記憶體，而不需中央處理器（CPU）介入處理。
## 按鈕狀態讀取
接下來，我們將使用 stm32f429I-DISC1 讀取外部 buttom 的狀態，並透過內建 LED 顯示。.
## 腳位設定
| GPIOx | PIN | 名稱 | 功能 |
|:-----:|:---:|:----:| --------------- |
| G | 13 | PG13 | 內部 LED |
| A | 13 | PA13 | 控制 LED 的按鈕 |
## 暫存器設定
* LED 部分的設定參考[前一篇](https://hackmd.io/@nfUUgsYRTGy81y5d9AYOyg/rkJtpGdAT)，並且這次只需要配置 PG13 就好。
* 按鈕設定，我們選用 PA13 作為讀值的腳位:
1. 順便啟用(enable) A 號 GPIO port 的時鐘。
2. 配置 A 號 GPIO port 的 13 腳(PA13)的讀寫模式。
3. 配置 A 號 GPIO port 的 PA13 為上拉電阻。
4. 讀取 A 號 GPIO port PA13 的值。
* 根據手冊查找暫存器設定
* GPIO 輸入暫存器
* 
## 硬體接線
因為我找不到一樣的板子，我就找了一塊差不多的開發板湊合著演示。我是使用 Fritzing 繪製硬體接線。
## 程式碼撰寫
* Project struct

/
├── main.c
├── main.ld
└── makefile

### ```main.c```
因為已經是補充了，這邊只解說要增加或修改的部分。
* 增加 GPIO_A 的位址定義

 #define GPIO_A_ADDR 			 0x40020000

* 定義 GPIO_A 的模式、上/下拉和讀值的偏移量

#define GPIO_A_PORTMODE 		 (*((volatile unsigned long *) GPIO_A_ADDR))
#define GPIO_A_PUPD 			 (*((volatile unsigned long *) (GPIO_A_ADDR+0xC)))
#define GPIO_A_ID				 (*((volatile unsigned long *) (GPIO_A_ADDR+0x10)))

* 修改時鐘設定，因為 GPIO_A 也要吃 clock

	// set clock
	RCC_AHB1_PERI_ENBLR_ADDR |= ((0x00000001<<6) | 0x00000001); 	// Enalbe GPIO A, G clock

* 設定 GPIO_A 的 PA13 為輸出，並且為上拉電阻

	// set buttom
	GPIO_A_PORTMODE &= ~(0x3 << 26);		// Set PG13 mode to GPIO 
	GPIO_A_PUPD |= (0x1 << 26);				// Set PA13 to pull-up

* 主程式的部分
* 設定 PG13 內部 LED 常亮
* 透過 if 迴圈不斷地在主程式內讀取 PA13 的讀值(**輪詢**)
* 透過和 ```0x1<<13``` 做 and 運算，作為讀取 GPIO_A_ID PA13 的遮罩
* 因為是上拉電阻，所以當 PA13 不為 1 時進入迴圈
* 當 PA13 狀態仍舊一致時(```while```判斷)，將 PG13 設定為 0
* **增加延遲，不然 LED 滅的狀態會看起來像沒暗**

	while(1)
	{
		GPIO_G_PORT_BSRR = 0x00002000;
		if(!(GPIO_A_ID&(0x1<<13))){
			while(!(GPIO_A_ID&(0x1<<13))){
				GPIO_G_PORT_BSRR = 0x20000000;
				for(i=0;i<1000000;i++);
			}
		}
	}

### ```main.ld```
不需要任何修改。
### ```makefile```
不需要任何修改。
## 實際影片

---
# 為何要使用外部中斷(External Interrupt)

### ```main.c```

### ```main.ld```

### ```makefile```

# 備註
* 如果遇到無法燒錄的問題，可以嘗試將 3.3 V 電源接到 Boot0 上再嘗試燒錄。

---
# 參考
1. [The STM32F429I-DISCO Tutorial Series, Part 5: GPIO: Lighting an LED when the Button is Pressed Using Polling](https://thehackerworkshop.com/?p=1271)
2. [Library 02- STM32F429 Discovery GPIO tutorial with onboard leds and button](https://stm32f4-discovery.net/2014/04/stm32f429-discovery-gpio-tutorial-with-onboard-leds-and-button/)
3. [明瞭STM32-GPIO理論基礎知識篇之寄存器原理](https://www.cnblogs.com/Sharemaker/p/17281410.html)
4. [STM32 GPIO操作指导](https://blog.csdn.net/XYJ_Tiger/article/details/124771563)
5. [STM32 無法燒錄解決方式](https://hackmd.io/@ncrl-flight-control-project/Hkxt_3vrq)
6. [External Interrupt using Registers](https://controllerstech.com/external-interrupt-using-registers/)
7. [GitHub: libopencm3](https://github.com/libopencm3/libopencm3/tree/master/include/libopencm3)