/**
 * Copyright (c) 2020 Raspberry Pi (Trading) Ltd.
 *
 * SPDX-License-Identifier: BSD-3-Clause
 */

#include "pico/stdlib.h"
#include "hardware/pio.h"
#include "hardware/gpio.h"
#include "hardware/clocks.h"
#include "nespad.h"

int main() {
  PIO pio = pio0;                        // pio0 or pio1
  uint sm = pio_claim_unused_sm(pio, true);
  const uint data_pin_base = 12;
  const uint clock_pin_base = 14;
  uint offset = pio_add_program(pio, &nespad_program);
  nespad_program_init(pio, sm, offset, data_pin_base, clock_pin_base);

  const uint LED_PIN = 25;
  gpio_init(LED_PIN);
  gpio_set_dir(LED_PIN, GPIO_OUT);
  while (true) {
      if (!pio_sm_is_rx_fifo_empty(pio, sm)) {
        uint32_t rc = pio->rxf[sm];
        printf("%l\n", rc);
      }
  }
}


main.c

diagram.json

#pragma once

#if !PICO_NO_HARDWARE
#include "hardware/pio.h"
#include "hardware/clocks.h"
#endif

// ------ //
// nespad //
// ------ //

#define nespad_wrap_target 0
#define nespad_wrap 5

static const uint16_t nespad_program_instructions[] = {
            //     .wrap_target
    0xb742, //  0: nop                    side 2 [7] 
    0xb742, //  1: nop                    side 2 [7] 
    0xe52f, //  2: set    x, 15           side 0 [5] 
    0x4102, //  3: in     pins, 2         side 0 [1] 
    0xaf42, //  4: nop                    side 1 [7] 
    0x0543, //  5: jmp    x--, 3          side 0 [5] 
            //     .wrap
};

#if !PICO_NO_HARDWARE
static const struct pio_program nespad_program = {
    .instructions = nespad_program_instructions,
    .length = 6,
    .origin = -1,
};

static inline pio_sm_config nespad_program_get_default_config(uint offset) {
    pio_sm_config c = pio_get_default_sm_config();
    sm_config_set_wrap(&c, offset + nespad_wrap_target, offset + nespad_wrap);
    sm_config_set_sideset(&c, 2, false, false);
    return c;
}

static inline void nespad_program_init(PIO pio, uint sm, uint offset, uint data_pin_base, uint clock_pin_base) {
    pio_gpio_init(pio, data_pin_base + 0);
    pio_gpio_init(pio, data_pin_base + 1);
    pio_gpio_init(pio, clock_pin_base + 0);
    pio_gpio_init(pio, clock_pin_base + 1);
    gpio_set_pulls(data_pin_base, true, false);
    gpio_set_pulls(data_pin_base+1, true, false);

    pio_sm_config c = nespad_program_get_default_config(offset);

    sm_config_set_in_pins(&c, data_pin_base);
    sm_config_set_sideset_pins(&c, clock_pin_base);
    //sm_config_set_sideset_pin_base(&c, clock_pin_base);

    sm_config_set_in_shift(&c, true, true, 32);

    float div = (float)clock_get_hz(clk_sys) * 12e-6 / 16;
    sm_config_set_clkdiv(&c, div);

    pio_sm_init(pio, sm, offset, &c);

    const uint pin_mask = (3u << clock_pin_base) | (3u << data_pin_base);
    const uint pin_dirs = (3u << clock_pin_base);
    pio_sm_set_pindirs_with_mask(pio, sm, pin_dirs, pin_mask);
    pio_sm_set_pins(pio, sm, 0); // clear pins

    // Set the state machine running
    pio_sm_set_enabled(pio, sm, true);
}

#endif
