Raspberry Pi Pico SDK中sm_config_set_in_pin_count()函数的实现问题分析

在Raspberry Pi Pico SDK的RP2350版本中，新增了一个名为sm_config_set_in_pin_count()的函数，用于配置PIO状态机的输入引脚数量。然而，该函数的实现与芯片数据手册中的描述存在不一致，这可能会影响开发者在实际项目中使用PIO功能时的正确性。

问题背景

PIO(Programmable I/O)是Raspberry Pi Pico系列微控制器的一个强大特性，它允许开发者通过小型状态机实现自定义的硬件接口协议。在配置PIO状态机时，需要正确设置输入引脚的数量，以确保数据读取操作能够正确处理引脚状态。

数据手册规范

根据RP2040芯片的数据手册描述，输入引脚数量的配置有以下关键点：

1. 该设置决定了在执行IN PINS、WAIT PIN或MOV x, PINS指令时，哪些引脚会被读取而哪些会被屏蔽为0
2. 例如，设置值为5表示只有最低5位(bit 4:0)会被读取，其余27位会被屏蔽为0
3. 特殊情况下，值0表示32个引脚全部有效，即不进行任何屏蔽

这意味着寄存器中的数值直接对应有效的引脚数量，其中0是一个特殊值，表示全部32个引脚都有效。

SDK实现问题

当前SDK中的实现方式是将传入的in_count参数减1后写入寄存器：

pio_sm_config_set_in_pin_count(pio_sm_config *c, uint in_count) {
    c->shiftctrl = (c->shiftctrl & ~PIO_SM0_SHIFTCTRL_IN_COUNT_BITS) 
                   | ((in_count - 1) << PIO_SM0_SHIFTCTRL_IN_COUNT_LSB);
}

这种实现方式与数据手册的描述不符，可能会导致以下问题：

1. 当开发者传入32时，计算结果为31，这与手册中"0表示32"的约定冲突
2. 当传入1时，计算结果为0，这会错误地表示32个引脚都有效
3. 整体行为与手册描述的逻辑不一致

正确实现方式

根据数据手册的描述，正确的实现应该是：

pio_sm_config_set_in_pin_count(pio_sm_config *c, uint in_count) {
    c->shiftctrl = (c->shiftctrl & ~PIO_SM0_SHIFTCTRL_IN_COUNT_BITS) 
                   | ((in_count & 0x1f) << PIO_SM0_SHIFTCTRL_IN_COUNT_LSB);
}

这样修改后：

• 传入32会被转换为0，符合手册中"0表示32"的约定
• 传入1~31会被直接使用，表示对应的引脚数量
• 超过32的值会被截断到有效范围

影响与建议

这个问题已经在SDK的develop分支中得到修复。对于开发者来说，建议：

1. 如果使用RP2350相关功能，请更新到最新版本的SDK
2. 在配置PIO输入引脚数量时，注意遵循数据手册的规范
3. 对于关键应用，建议验证PIO输入行为是否符合预期

理解PIO的配置细节对于开发高效的硬件接口非常重要，正确的引脚数量设置可以确保数据读取的准确性和可靠性。开发者在使用这些高级功能时，应当仔细查阅数据手册并与SDK实现进行对照，以确保配置的正确性。