4_LED程序

Posted 2022-02-06 韦东山

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了4_LED程序相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

第四章 LED程序

4.1 硬件知识_LED原理图

当我们学习C语言的时候，我们会写个Hello程序。

那当我们写ARM程序，也该有一个简单的程序引领我们入门，这个程序就是点亮LED。

我们怎样去点亮一个LED呢？

分为三步：

① 看原理图，确定控制LED的引脚;

② 看主芯片的芯片手册，确定如何设置控制这个引脚;

③ 写程序;

LED样子有很多种，像插脚的，贴片的。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-1bXLjEth-1642059895488)(https://cdn.jsdelivr.net/gh/DongshanPI/HomeSite-Photos@main/IMX6ULL-BareMetal/LED_Program_image001.jpg)]

它们长得完全不一样，因此我们在原理图中将它抽象出来。

点亮LED需要通电源，同时为了保护LED，加个电阻减小电流。

控制LED灯的亮灭，可以手动开关LED，但在电子系统中，不可能让人来控制开关，通过编程，利用芯片的引脚去控制开关。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-9gfUgDAF-1642059895489)(https://cdn.jsdelivr.net/gh/DongshanPI/HomeSite-Photos@main/IMX6ULL-BareMetal/LED_Program_image002.jpg)]

LED的驱动方式，常见的有四种。

方式1：使用引脚输出3.3V点亮LED，输出0V熄灭LED。

方式2：使用引脚拉低到0V点亮LED，输出3.3V熄灭LED。

有的芯片为了省电等原因，其引脚驱动能力不足，这时可以使用三极管驱动。

方式3：使用引脚输出1.2V点亮LED，输出0V熄灭LED。

方式4：使用引脚输出0V点亮LED，输出1.2V熄灭LED。

由此，主芯片引脚输出高电平/低电平，即可改变LED状态，而无需关注GPIO引脚输出的是3.3V还是1.2V。

所以简称输出1或0：

逻辑1–>高电平

逻辑0–>低电平

4.2 普适的GPIO引脚操作方法

GPIO: General-purpose input/output，通用的输入输出口。

4.2.1 GPIO模块一般结构

a. 有多组GPIO，每组有多个GPIO

b. 使能：电源/时钟

c. 模式(Mode)：引脚可用于GPIO或其他功能

d. 方向：引脚Mode设置为GPIO时，可以继续设置它是输出引脚，还是输入引脚

e. 数值：对于输出引脚，可以设置寄存器让它输出高、低电平

对于输入引脚，可以读取寄存器得到引脚的当前电平

4.2.2 GPIO寄存器操作

a. 芯片手册一般有相关章节，用来介绍：power/clock

可以设置对应寄存器使能某个GPIO模块(Module)

有些芯片的GPIO是没有使能开关的，即它总是使能的

b. 一个引脚可以用于GPIO、串口、USB或其他功能，

有对应的寄存器来选择引脚的功能

c. 对于已经设置为GPIO功能的引脚，有方向寄存器用来设置它的方向：输出、输入

d. 对于已经设置为GPIO功能的引脚，有数据寄存器用来写、读引脚电平状态

GPIO寄存器的2种操作方法：

原则：不能影响到其他位

直接读写：读出、修改对应位、写入

要设置bit n：

val = data_reg;
val = val | (1<<n);
data_reg = val;

要清除bit n：

val = data_reg;
val = val & ~(1<<n);
data_reg = val;

set-and-clear protocol：

set_reg, clr_reg, data_reg 三个寄存器对应的是同一个物理寄存器,

要设置bit n：set_reg = (1<<n);

要清除bit n：clr_reg = (1<<n);

4.2.3 GPIO的其他功能：防抖动、中断、唤醒

后续章节再介绍

4.3 IMX6ULL的GPIO操作方法

CCM: Clock Controller Module (时钟控制模块)

IOMUXC : IOMUX Controller，IO复用控制器

GPIO: General-purpose input/output，通用的输入输出口

4.3.1 IMX6ULL的GPIO模块结构

参考资料：芯片手册《Chapter 26: General Purpose Input/Output (GPIO)》

有5组GPIO（GPIO1～GPIO5），每组引脚最多有32个，但是可能实际上并没有那么多。

GPIO1有32个引脚：GPIO1_IO0~GPIO1_IO31；

GPIO2有22个引脚：GPIO2_IO0~GPIO2_IO21；

GPIO3有29个引脚：GPIO3_IO0~GPIO3_IO28；

GPIO4有29个引脚：GPIO4_IO0~GPIO4_IO28；

GPIO5有12个引脚：GPIO5_IO0~GPIO5_IO11；

GPIO的控制涉及4大模块：CCM、IOMUXC、GPIO模块本身，框图如下：

4.3.2 CCM用于设置是否向GPIO模块提供时钟

参考资料：芯片手册《Chapter 18: Clock Controller Module (CCM)》

GPIOx要用CCM_CCGRy寄存器中的2位来决定该组GPIO是否使能。哪组GPIO用哪个CCM_CCGR寄存器来设置，请看上图红框部分。

CCM_CCGR寄存器中某2位的取值含义如下：

① 00：该GPIO模块全程被关闭

② 01：该GPIO模块在CPU run mode情况下是使能的；在WAIT或STOP模式下，关闭

③ 10：保留

④ 11：该GPIO模块全程使能

GPIO2时钟控制：

GPIO1、GPIO5时钟控制：

GPIO3时钟控制：

GPIO4时钟控制：

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-ardJzS9m-1642059895491)(https://cdn.jsdelivr.net/gh/DongshanPI/HomeSite-Photos@main/IMX6ULL-BareMetal/LED_Program_image009.jpg)]

4.3.3 IOMUXC：引脚的模式(Mode、功能)

参考资料：芯片手册《Chapter 32: IOMUX Controller (IOMUXC)》。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-UIr01QaZ-1642059895492)(https://cdn.jsdelivr.net/gh/DongshanPI/HomeSite-Photos@main/IMX6ULL-BareMetal/LED_Program_image010.jpg)]

对于某个/某组引脚，IOMUXC中有2个寄存器用来设置它：

① 选择功能：

IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_< PADNAME > ：Mux pad xxx，选择某个pad的功能

IOMUXC_SW_MUX_CTL_GRP_< GROUP NAME >：Mux grp xxx，选择某组引脚的功能

某个引脚，或是某组预设的引脚，都有8个可选的模式(alternate (ALT) MUX_MODE)。

[外链图片转存中…(img-xhaAV8W6-1642059895492)]

比如：

[外链图片转存中…(img-gUCiYOLD-1642059895492)]

② 设置上下拉电阻等参数：

IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_< PAD_NAME >：pad pad xxx，设置某个pad的参数

IOMUXC_SW_PAD_CTL_GRP_< GROUP NAME >：pad grp xxx，设置某组引脚的参数

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-nQ9GM7Oc-1642059895492)(https://cdn.jsdelivr.net/gh/DongshanPI/HomeSite-Photos@main/IMX6ULL-BareMetal/LED_Program_image013.jpg)]

比如：