S3C2440-裸机篇-03 | GPIO的使用（点亮LED按键检测）

Posted 2021-07-14 Neutionwei

实验1 —— 点亮一个LED

1.看原理图确定硬件如何连接

原理图中表示了芯片控制LED的硬件电路以及芯片的引脚与LED如何连接。

2. 看主芯片手册确定如何控制引脚

具体：如何让GPF4输出高低电平?

2.1.配置GPF4为输出模式（GPFCON）

设置GPFCON寄存器的第[9:8]位=0b01。

2.2.配置GPF4输出高/低电平（GPFDAT）

GPFDAT的第4位为0-低电平，1-高电平。（注：corresponding，相应的）

3.汇编程序访问寄存器控制LED

3.1.编辑程序

@ brief:	点亮连接在GPF4的LED
@ author:	mculover666
@ date:		2019/3/1
.text
.global _start
_start:
	@ 设置GPFCON寄存器,GPF4为输出模式
	LDR R0,=0x56000050
	LDR R1,=0x0100
	STR R1,[R0]
	@ 设置GPFDAT寄存器,GPF4输出低电平
	LDR R0,=0X56000054
	LDR R1,=0
	STR R1,[R0]
	@程序暂停
halt:
	B halt

3.2.编译程序

1. 汇编为二进制目标文件

arm-linux-gcc -c led_on.s -Wall -o led_on.o

2. 链接为可执行文件elf

arm-linux-ld -Ttext 0 led_on.o -o led_on.elf

3. 转换为bin文件

arm-linux-objcopy -O binary -S led_on.elf led_on.bin

整个编译步骤可编写为一个makefile：

TARGET = led_on
#输出所有warning
CFLAGS = -Wall
$(TARGET).bin:$(TARGET).elf
	arm-linux-objcopy -O binary -S $(TARGET).elf $(TARGET).bin
$(TARGET).elf:$(TARGET).o
	arm-linux-ld -Ttext 0 $(TARGET).o -o $(TARGET).elf
$(TARGET).o:$(TARGET).s
	arm-linux-gcc -c $(TARGET).s $(CFLAGS) -o $(TARGET).o
clean:
	rm -rf *.o *.elf *.bin
download_to_nand:
	#下载到nand flash
	oflash 0 1 0 0 0 $(TARGET).bin 

3.3.烧写程序

使用oflash烧写bin文件到Nand Flash的0地址：

oflash 0 1 0 0 0 .\\led_on.bin

3.4.运行程序

1. 设置启动开关选择为Nand启动；
2. 重新上电；
3. 实验结果
   

4.C程序访问寄存器控制LED

4.1.运行C程序的前提——启动文件

• C语言入口函数是main()函数，main函数由启动文件（刚上电时执行的汇编程序）来调用；
• 在调用时会进行压栈操作，调用完毕进行出栈操作，所以需要设置好栈顶指针SP；
• main函数调用完毕返回启动文件调用处。

启动文件start.s：初始化C语言运行环境，引入C程序
@ brief:	S3C2440启动文件
@ author:	mculover666
.text
.global	_start
_start:
	@ 关闭看门狗
	LDR	R0,=0x53000000
	MOV	R1,#0
	STR	R1,[R0]
	@ 设置栈顶指针SP（从Nand启动）
	LDR SP,=4096
	@ 调用main函数，保存返回地址，转入C程序
	BL	main
	@ main函数返回，程序暂停
halt:
	B	halt

4.2.编写C程序——指针+位操作

int main(void)
{
	/* 设置GPFCON寄存器，配置GPF4引脚为输出模式 */
	*(unsigned int *)0x56000050 &= ~(3<<(2*4));
	*(unsigned int *)0x56000050 |= 1<<(2*4);
	/* 设置GPFDAT寄存器，GPF4输出低电平，点亮LED */
	*(unsigned int *)0x56000054 &= ~(1<<4);
	/* 程序暂停 */
	while(1);
}

4.3.编译

TARGET = led_on
CFLAGS = -Wall	#输出所有warning
$(TARGET).bin:$(TARGET).elf
	arm-linux-objcopy -O binary -S $(TARGET).elf $(TARGET).bin
#注意：启动文件必须第一个链接
$(TARGET).elf:start.o $(TARGET).o
	arm-linux-ld -Ttext 0 start.o $(TARGET).o -o $(TARGET).elf
$(TARGET).o:$(TARGET).c
	arm-linux-gcc -c $(TARGET).c $(CFLAGS) -o $(TARGET).o
start.o:start.s
	arm-linux-gcc -c start.s $(CFLAGS) -o start.o
clean:
	rm -rf *.o *.elf *.bin
download_to_nand:
	#下载到nand flash
	oflash 0 1 0 0 0 $(TARGET).bin 

4.4.烧写运行

oflash 0 1 0 0 0 .\\led_on.bin

实验2 —— 按键检测

1.看原理图确定硬件如何连接

2. 看主芯片手册确定如何控制引脚

2.1.配置GPF0为输入模式（GPFCON）

2.2.读取GPF0的状态（高/低电平）（GPFDAT）

3.C程序访问寄存器检测按键

3.1.编写程序

int main(void)
{
	volatile int GPF0_state;
	/* 设置GPFCON寄存器 */
	//设置GPF4为输出
	*(unsigned int *)0x56000050 &= ~(3<<(2*4));
	*(unsigned int *)0x56000050 |= (1<<(2*4));
	//设置GPF0为输入
	*(unsigned int *)0x56000050 &= ~(3<<(2*0));
	/* 程序死循环检测按键 */
	while(1)
	{
		/* 读取GPFDAT寄存器 */
		GPF0_state = *(unsigned int *)0x56000054;
		/* 检测GPF4引脚的状态 */
		if(GPF0_state & 0x01)
		{
			//按键未按下，上拉电阻拉为高电平，熄灭LED
			*(unsigned int *)0x56000054 |= (1<<4);
		}
		else
		{
			//按键按下，低电平，点亮LED
			*(unsigned int *)0x56000054 &= ~(1<<4);
		}
	}
}

3.2.编译程序

TARGET = key_scan
CFLAGS = -Wall	#输出所有warning
$(TARGET).bin:$(TARGET).elf
	arm-linux-objcopy -O binary -S $(TARGET).elf $(TARGET).bin
#注意：启动文件必须第一个链接
$(TARGET).elf:start.o $(TARGET).o
	arm-linux-ld -Ttext 0 start.o $(TARGET).o -o $(TARGET).elf
$(TARGET).o:$(TARGET).c
	arm-linux-gcc -c $(TARGET).c $(CFLAGS) -o $(TARGET).o
start.o:start.s
	arm-linux-gcc -c start.s $(CFLAGS) -o start.o
clean:
	rm -rf *.o *.elf *.bin
download_to_nand:
	#下载到nand flash
	oflash 0 1 0 0 0 $(TARGET).bin 

3.3.烧写程序运行

oflash 0 1 0 0 0 .\\led_on.bin

实验1、2总结

通过这两个实验：

1. 在S3C2440这颗处理器方面，掌握了：

• 如何控制S3C2440的GPIO引脚：输出高低电平和检测外部输入电平（GPFCON寄存器和GPFDAT寄存器）
• 5条常用的ARM汇编指令：MOV、LDR、STR、BL、B；
• 编写汇编程序的基本格式；

2. 在C语言方面，掌握了：

• 在启动文件中汇编是如何转入C语言的：BL调用main函数；
• 调用函数需要大量的使用栈，体现出启动时设置栈顶指针SP的重要性；
• 使用C语言指针访问寄存器，使用C语言位操作语法改变寄存器数据；

3. 在开发工具方面，掌握了：

• arm-linux-gcc系列工具和makefile的使用；