i.MX RT开发笔记-06 | i.MX RT1062 使用 IOMUXC 和 GPIO 点亮LED

Posted 2021-06-30 Mculover666

系列文章目录

• i.MX RT开发笔记-01 | 初识 i.MX RT1062 跨界MCU
• i.MX RT开发笔记-02 | i.MX RT1062开发环境搭建（MDK芯片包、NXP SDK详解）
• i.MX RT开发笔记-03 | i.MX RT1062地址空间映射
• i.MX RT开发笔记-04 | i.MX RT1062启动方式
• i.MX RT开发笔记-05 | 新建 MDK 寄存器工程

文章目录

• 系列文章目录
• 一、IOMUXC外设
• • 1. I/O引脚（pin或pad）
  • 2. GPIO外设和I/O引脚的关系（IOMUXC外设）
• 二、GPIO外设（GPIO）
• • 1. 设置 GPIO 引脚方向
  • 2. 读取/写入 GPIO 数据寄存器
• 三、外设时钟使能
• 四、点亮LED
• • 1. 查看原理图
  • 2. 编写寄存器定义
  • 3. 编写主函数
  • 4. 实验结果

一、IOMUXC外设

1. I/O引脚（pin或pad）

I/O引脚是指芯片肉眼可见的输入输出引脚，也称为pin。

引脚数量的多少通常由封装决定，比如本文中所使用的i.MXRT1062CVL5B芯片，使用 BGA 封装，总共有196个引脚：

在数据手册中（IMXRT1060CEC）可以看到这 196 个引脚的名称以及默认功能映射表（Table 83，部分截取）：

2. GPIO外设和I/O引脚的关系（IOMUXC外设）

GPIO（General Purpose Input/Output）是芯片内的外设，每个GPIO外设连接到了外部的I/O引脚上，这时，和GPIO外设相连的I/O引脚起着通用输入输出的功能，所以被称为 GPIO 引脚。

但是，I/O引脚不仅可以和GPIO外设相连，还可以和芯片内部其它外设相连，比如和UART、IIC、SPI等外设相连作为通信外设的接口引脚，和定时器相连作为PWM输出引脚，等等。

基于这种设计，i.MX RT1062 提供了 IOMUX单元（I/O复用选择器），可以选通I/O引脚与某个具体的外设相连，发挥不同的作用。

一个IOMUX单元最大支持选择 8 个功能，称为ALT，不同的模式分别称为ALT0-ALT7，所以在阅读数据手册时，看到ALT这个英文缩写不要惊讶。

那么，如何控制IOMUX选通某个具体的功能呢？

芯片内部提供了 IOMUXC外设 来控制IOMUX单元，由图中可以看到，IOMUXC有两个作用：

• SW_MUX_CTL_PAD*寄存器：用于设置某个引脚的IOMUX，选择该引脚的功能；
• SW_PAD_CTL_PAD*寄存器：用于设置某个引脚的属性，比如驱动能力、是否使用上下拉电阻等；

两个寄存器名称中的 * 表示引脚名称，比如 GPIO_AD_B0_00 引脚的这两个寄存器为：

① SW_MUX_CTL_PAD_GPIO_AD_B0_00



② SW_PAD_CTL_PAD_GPIO_AD_B0_00



该寄存器中每个配置项的作用如下表：

配置项	作用
HYS	是否使用施密特触发器
PUS	是否使用上拉/下拉（输入模式有效）
PUE	选择上下拉或者保持器
PKE	使能上下拉或者保持器
ODE	开漏使能（需要外接上拉电阻）
SPEED	引脚速度
DSE	驱动能力（会串联一个电阻，阻值可选）
SRE	压摆率

综上所述，i.MXRT1062这 196 个引脚，除了一些用作特殊功能（电源、时钟等）的引脚之外，每个功能引脚都需要一个 IOMUX单元来配合才行。

二、GPIO外设（GPIO）

RT1062芯片有5个GPIO外设，分别为GPIO1-5，每个GPIO外设可以控制32个GPIO引脚。

每个GPIO外设的框图如下，主要有8个寄存器：

1. 设置 GPIO 引脚方向

通过配置 GPIO 方向寄存器 GDIR（GPIO Direction register） 来设置GPIO引脚的方向：

GDIR寄存器中的32位对应该GPIO外设的32个引脚，置0为输入，置1为输出：

2. 读取/写入 GPIO 数据寄存器

GPIO引脚的电平数据存放在 GPIO数据寄存器 DR （Data Register）中：

三、外设时钟使能

i.MX RT1062的时钟管理单元为CCM（Clock Controller Module），为了保持低功耗，每个外设的时钟是独立且失能的。

本实验中使用了 IOMUXC 和 GPIO1 两个外设，需要使能这两个外设的时钟。

在参考手册 GPIO 章节的 Clock 小节说明了 GPIO 的时钟源：

在参考手册 IOMUCX 章节的 Clock 小节说明了 IOMUCX 的时钟源：

在参考手册 CCM 章节可以看到（Table 18-3）GPIO1外设的时钟源和时钟增益使能寄存器：

查阅 CCM_CCGR1（CCM Clock Gating Register 1 ）寄存器描述

其中 CG13 位用来控制GPIO1外设的时钟：

那么，这两位的值应该设置为多少呢？参考手册中也已给出：

四、点亮LED

1. 查看原理图

USER_LED 引脚连接至 GPIO_AD_B0_00 引脚。

2. 编写寄存器定义

在上一篇文章中，新建了一个空的头文件MIMXRT1062.h用于存放寄存器定义，根据本文之前所讲述的资料，将GPIO控制相关的寄存器全部定义：

#ifndef MIMXRT1062_H_
#define MIMXRT1062_H_

/* CCM */
#define CCM_BASE    (unsigned int)(0x400FC000)
#define CCM_CCGR1   *(unsigned int*)(CCM_BASE + 0x6C)

/* IOMUCX */
#define IOMUXC_BASE (unsigned int)(0x401F8000)
#define IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO_AD_B0_00 *(unsigned int*)(IOMUXC_BASE + 0xBC)
#define IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO_AD_B0_00 *(unsigned int*)(IOMUXC_BASE + 0x2AC)

/* GPIO1 */
#define GPIO1_BASE  (unsigned int)(0x401B8000)
#define GPIO1_DR    *(unsigned int*)(GPIO1_BASE + 0x00)
#define GPIO1_GDIR  *(unsigned int*)(GPIO1_BASE + 0x04)

#endif /* MIMXRT1062_H_ */

3. 编写主函数

#include "MIMXRT1062.h"

int main(void)
{	
	/* Enable GPIO1 Clock */
	CCM_CCGR1 &= ~(unsigned int)(3<<26);    // bit27 = 0, bit 26 = 0
	CCM_CCGR1 |= (unsigned int)(1<<26);     // bit26 = 1
		
	/* Set GPIO_AD_B0_00 as GPIO1.0 */
	IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO_AD_B0_00 = (unsigned int)0x05;
	
	/* Set pad parameters of GPIO1.0 */
	IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO_AD_B0_00 = (unsigned int)0x000B0;
    
	/* set output mode */
	GPIO1_GDIR |= (unsigned int)(1<<0);

	/* output low level */
	GPIO1_DR &= ~(unsigned int)(1<<0);
	
	while(1);
}

void SystemInit(void)
{	
}

4. 实验结果

编译、进入调试模式、全速运行，即可看到 LED 被点亮：