บทเรียน 3.1 — GPIO และอุปกรณ์ต่อพ่วงผ่าน Driver API

เป้าหมาย

เมื่อจบบทเรียนนี้ คุณจะ

1. เลือกฟังก์ชันระดับ wrapper หรือ PDL ที่เหมาะกับงาน GPIO (LED, ปุ่ม) จากตาราง naming map ได้ถูกต้อง
2. เรียงลำดับการใช้ Driver API มาตรฐาน (init → enable → transfer → ตรวจค่าคืน → deinit) ได้ถูกต้อง
3. อธิบายเหตุผลที่ต้องล็อกบัส I²C ก่อน และปลดล็อกหลังการอ่านเขียนระดับต่ำ เมื่อหลาย task ใช้บัสร่วมกัน

ก่อนเริ่ม

• ผ่าน บทเรียน 2.2 — แล็บ M02 มาแล้ว: มีโปรเจกต์ที่ build/flash ได้
• ต้องใช้บอร์ดจริง: TESAIoT Dev Kit หรือ Eva Kit (KIT_PSE84_EVAL)
• บทเรียนเชิงปฏิบัติ — เรียก Driver API ของ TESA Firmware SDK บนโปรเจกต์จากโมดูล 2

หมายเหตุสำคัญ (ตรวจสอบเมื่อ 26 ก.ย. 2026): โค้ด C ในบทนี้เรียก API ของเฟิร์มแวร์ TESAIoT Bitstream ที่แจกเป็นไฟล์ HEX สำเร็จรูป — ซอร์สโค้ดของเฟิร์มแวร์ชุดนี้ยังไม่เปิดเผยต่อสาธารณะ ฟังก์ชันอย่าง led_controller_*, cm55_button_*, cm55_uart_send, sensor_sht40_*, cm55_i2c_manager_i2c_lock, bitstream_led_pwm_*, cm55_adc_* จึงยังไม่มี header ให้เปิดดูหรือ build เอง — อ่าน snippet เป็นแนวคิดและลำดับการเรียกใช้ ส่วน FreeRTOS และ Infineon PDL (xTaskCreate, vTaskDelay, Cy_GPIO_*) เป็น API สาธารณะตามปกติ

ดูของจริงก่อน — จาก Application ลงไปถึง Driver

Application  →  TESA Driver API (led_controller_*, cm55_*, sensor_*)
                    →  MTB HAL / Infineon PDL  →  Hardware pins / blocks

Key phrase: Application ตัดสินใจ — Driver คุยกับฮาร์ดแวร์ — อย่ากระโดดไปแตะ register ในแบบฝึกมาตรฐาน

แนวคิด — GPIO พื้นฐาน

GPIO คือขาที่ตั้งเป็นอินพุตหรือเอาต์พุตดิจิทัลได้

แนวคิดที่ต้องรู้: active-high/low, pull-up/down, debounce (ในปุ่มของ SDK มักจัดการในโมดูลปุ่ม)

อย่าใช้ cyhal_gpio_* เป็นเส้นทางหลักของหลักสูตรนี้ — สแต็ก TESA ใช้ wrapper + PDL / MTB HAL

ตัวอย่างสมบูรณ์ — LED output (wrapper ของ SDK)

#include "led_controller.h"

void lab_led_demo(void)
{
    (void)led_controller_init();          /* optional; BSP มัก init พินไว้แล้ว */
    led_controller_set(LED_RED, true);
    led_controller_toggle(LED_GREEN);
    led_controller_off_all();
}

led_id_t: LED_RED, LED_GREEN, LED_BLUE — จาก README.md หัวข้อ 2.1 (ฟังก์ชันของเฟิร์มแวร์ที่ยังไม่เปิดซอร์ส)

ตัวอย่างสมบูรณ์ — ปุ่มและ event callback

#include "sensor_button.h"   /* public API: cm55_button_* */

static void on_btn_pressed(cm55_button_t handle, const button_event_t *evt)
{
    (void)handle;
    led_controller_toggle(LED_BLUE);
    printf("button %lu pressed (count=%lu)\r\n",
           (unsigned long)evt->button_id,
           (unsigned long)evt->press_count);
}

void lab_button_setup(void)
{
    (void)cm55_button_init();
    (void)cm55_button_on_pressed(BUTTON_ID_0, on_btn_pressed);
}

จาก README.md หัวข้อ 2.3 — บนคิตบางรุ่นมีปุ่มเดียว (BUTTON_ID_0); Eval อาจมี BUTTON_ID_1 ตาม BSP

ตัวอย่างสมบูรณ์ — I²C เซ็นเซอร์ และการล็อกบัส

#include "sensor_sht40.h"

void lab_i2c_sht40(void)
{
    if (sensor_sht40_startup() != CY_RSLT_SUCCESS) {
        printf("SHT40 startup failed\r\n");
        return;
    }
    sht40_sample_t sample;
    if (sensor_sht40_read(&sample)) {
        printf("T=%.2f C  RH=%.2f %%\r\n",
               (double)sample.temperature, (double)sample.humidity);
    }
}

ล็อกบัสเมื่อเขียนไดรเวอร์ระดับต่ำเองบนบัสร่วม: cm55_i2c_manager_i2c_lock() ... cm55_i2c_manager_i2c_unlock() — จาก README.md หัวข้อ 3.3

แนวคิด — เพริเฟอรัลที่เหลือ: Timer, UART, PWM, ADC, SPI

แนวคิดที่ต้องรู้ของ SPI: CS, CPOL/CPHA, MOSI/MISO/SCK

แนวคิด — ใช้ Driver API อย่างเป็นระบบ (ลำดับมาตรฐาน)

1. Init / configure (*_init, *_startup)
2. Enable / start (ถ้าแยก)
3. Transfer (read/write/set)
4. ตรวจค่าคืน
5. Deinit เมื่อเลิกใช้ (แอปจริง)

แผ่นจดชื่อ API: peripheral-api-map.md

ตัวอย่างสมบูรณ์ — โจทย์รวม: ปุ่มสลับ LED + UART

static void on_pressed(cm55_button_t h, const button_event_t *evt)
{
    (void)h;
    (void)evt;
    led_controller_toggle(LED_GREEN);
    printf("btn toggled\r\n");
}

void app_lab_ab(void)
{
    (void)led_controller_init();
    (void)cm55_button_init();
    (void)cm55_button_on_pressed(BUTTON_ID_0, on_pressed);
}

จาก README.md หัวข้อ 5 Scenario A — Scenario B (ADC ขับ PWM) และ C (I²C → UART) อยู่ในไฟล์เดียวกัน

ฝึกเติม/แล็บ

แล็บ: GPIO และอุปกรณ์ต่อพ่วงบนฮาร์ดแวร์จริง

• แยกฝึกทีละบล็อก (LED, ปุ่ม, UART, I²C, PWM, ADC) บนบอร์ดจริง
• รวมเป็นวงจรเล็ก ๆ ตามโจทย์ scenario
• จดชื่อฟังก์ชันจริงที่เรียกใช้ในโปรเจกต์ของคุณ (เวอร์ชัน SDK อาจต่างกัน)
• ตรวจ alias LED/ปุ่มจาก BSP ของคิตในมือก่อนเริ่ม

เช็กความเข้าใจ

1. ในสแต็กของบทเรียนนี้ ข้อใดถูกระบุว่า "อย่าใช้เป็นเส้นทางหลัก" ของหลักสูตร
2. เรียงลำดับการใช้ Driver API มาตรฐานจากรายการนี้: ตรวจค่าคืน · Init/configure · Deinit เมื่อเลิกใช้ · Transfer (read/write/set) · Enable/start
3. ทำไมต้องล็อกบัส I²C รอบการอ่านเขียนระดับต่ำ

ไปต่อ

• เรียก TESA Driver API (led_controller_*, cm55_*, sensor_*) เป็นหลัก
• Timer ในแล็บพื้นฐาน = vTaskDelay (FreeRTOS) — โมดูล 4 ขยายเป็น multi-task
• UART = printf / LOG_* / cm55_uart_send · I²C/ADC/PWM มี wrapper พร้อมใช้ · SPI เป็นแนวคิด + ตัวอย่าง Hub/Infineon
• พร้อมแล้วสำหรับ โมดูล 4 — การเขียนเฟิร์มแวร์แบบ RTOS

บทเรียนโมดูล 4 →

แหล่งที่มา

"บทเรียน 3.1 — GPIO และอุปกรณ์ต่อพ่วงผ่าน Driver API" จาก TESA Open Knowledge โดยสมาคมสมองกลฝังตัวไทย
(Thai Embedded Systems Association: TESA) https://github.com/tesaiot/tesa-qualification-program
สัญญาอนุญาต CC BY-NC 4.0

เนื้อหาต้นฉบับโดย ผศ.ดร.สันติ นุราช ภาควิชาวิศวกรรมระบบควบคุมและเครื่องมือวัด คณะวิศวกรรมศาสตร์
มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี (KMUTT) (https://github.com/drsanti) ภายใต้การสนับสนุนของสมาคมสมองกลฝังตัวไทย (TESA)
นำเข้าจาก drsanti/TESAIoT-Courses — C1 (commit 287c218) ภายใต้สัญญาอนุญาต CC BY 4.0

ไม่มีภาพจากบุคคลที่สามในสไลด์ชุดนี้