📚 课程目录第3章 Zephyr设备树配置TinyML模型输入输出张量

3. Zephyr设备树配置TinyML模型输入输出张量

任务目标

在Zephyr RTOS环境下，通过GPIO中断方式检测按键按下事件，每次按下按键时切换LED的亮灭状态。本案例聚焦GPIO输入引脚配置、中断回调机制以及中断与主线程间的数据传递。

硬件需求

开发板：支持Zephyr的任意开发板（本案例以nRF52840DK为例）
按键：连接到GPIO引脚（默认P0.11，低电平有效）
LED：连接到GPIO引脚（默认P0.13，高电平点亮）

实现原理

按键检测有两种方式：轮询和中断。本案例采用中断方式，按键按下时触发GPIO中断，在中断回调中通过Zephyr的原子变量或消息队列通知主线程，主线程负责翻转LED状态。中断回调运行在中断上下文，不能直接调用耗时操作，因此仅设置标志位，实际LED控制放在主线程中执行。

关键完整代码

/* main.c */
#include <zephyr/kernel.h>
#include <zephyr/device.h>
#include <zephyr/drivers/gpio.h>
#include <zephyr/sys/printk.h>

/* 开发板引脚配置 - 根据实际硬件修改 */
#define LED_PIN   13
#define BTN_PIN   11
#define SW0_NODE  DT_ALIAS(sw0)
#define LED0_NODE DT_ALIAS(led0)

static const struct gpio_dt_spec led = GPIO_DT_SPEC_GET(LED0_NODE, gpios);
static const struct gpio_dt_spec btn = GPIO_DT_SPEC_GET(SW0_NODE, gpios);

static struct gpio_callback btn_cb_data;
static atomic_t btn_pressed;

/* 按键中断回调 - 运行在中断上下文 */
static void button_isr(const struct device *dev, struct gpio_callback *cb, uint32_t pins)
{
    atomic_set(&btn_pressed, 1);
}

void main(void)
{
    int ret;

    /* 配置LED引脚为输出 */
    if (!device_is_ready(led.port)) {
        printk("LED device not ready\n");
        return;
    }
    ret = gpio_pin_configure_dt(&led, GPIO_OUTPUT_ACTIVE);
    if (ret < 0) {
        printk("LED config failed: %d\n", ret);
        return;
    }

    /* 配置按键引脚为输入，启用上拉电阻 */
    if (!device_is_ready(btn.port)) {
        printk("Button device not ready\n");
        return;
    }
    ret = gpio_pin_configure_dt(&btn, GPIO_INPUT | GPIO_PULL_UP);
    if (ret < 0) {
        printk("Button config failed: %d\n", ret);
        return;
    }

    /* 配置按键中断：下降沿触发（按下时从高到低） */
    ret = gpio_pin_interrupt_configure_dt(&btn, GPIO_INT_EDGE_TO_ACTIVE);
    if (ret < 0) {
        printk("Button interrupt config failed: %d\n", ret);
        return;
    }

    /* 注册中断回调 */
    gpio_init_callback(&btn_cb_data, button_isr, BIT(btn.pin));
    gpio_add_callback(btn.port, &btn_cb_data);

    printk("GPIO button interrupt demo started\n");

    while (1) {
        /* 等待中断标志 */
        if (atomic_get(&btn_pressed)) {
            atomic_set(&btn_pressed, 0);
            /* 翻转LED状态 */
            gpio_pin_toggle_dt(&led);
            printk("Button pressed, LED toggled\n");
        }
        k_sleep(K_MSEC(10));
    }
}

工程配置（prj.conf）

CONFIG_GPIO=y

设备树覆盖（boards/nrf52840dk_nrf52840.overlay）

/ {
    aliases {
        sw0 = &button0;
        led0 = &led0;
    };

    leds {
        compatible = "gpio-leds";
        led0: led_0 {
            gpios = <&gpio0 13 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
            label = "Green LED";
        };
    };

    buttons {
        compatible = "gpio-keys";
        button0: button_0 {
            gpios = <&gpio0 11 GPIO_ACTIVE_LOW>;
            label = "User Button";
        };
    };
};

构建与运行

# 在Zephyr工程目录下执行
west build -b nrf52840dk_nrf52840 -d build/button_led .
west flash -d build/button_led

验证方法

程序启动后，串口终端应输出GPIO button interrupt demo started。
按下开发板上的用户按键（P0.11），LED（P0.13）状态应翻转（亮变灭或灭变亮）。
串口终端每次按键后输出Button pressed, LED toggled。
连续快速按键多次，LED状态应每次都翻转，无丢失响应。

常见问题

引脚不匹配：不同开发板按键和LED引脚不同，需根据硬件原理图修改overlay文件中的gpio引脚号和active电平。
按键抖动：本案例未做软件消抖，若出现一次按键多次翻转，可在中断回调中增加延时消抖或使用Zephyr的debounce API。
中断不触发：检查GPIO_INT_EDGE_TO_ACTIVE配置是否与按键实际电平匹配（低有效按键应配置为下降沿或TO_ACTIVE）。