嵌入式GPIO接口及操作

Posted 2020-10-02 Jason-Ye专栏

　　GPIO意思就是通用输入输出，一些引脚可以通过他们输出高低电平，或者通过它们读入引脚的状态。
对GPIO的操作是对所有硬件的操作最基本的技能。
一、通过寄存器来操作GPIO引脚，一个引脚可以用于输入、输出或者其他的特殊功能，那么一定有寄存器来配置这些功能，
对于输入，就是读取引脚的状态，一定可以从寄存器在中读取到引脚的状态；对于输出，也有相应的寄存器，向寄存器中
写入数据使引脚输出高低电平；其他特殊功能，有另外的寄存器来控制它。
对于S3C2440来说，同样的道理，也会有上面所说的寄存器，GPxCON用于配置引脚的功能的（输入、输出或其他功能），
GPxDAT用于读/写引脚数据；另外GPxUP用于是否使用内部上拉电阻。
1、GPxCON寄存器-配置寄存器
对于S3C2440，除了GPACON特殊外（寄存器每一位对应一个引脚），其它都是寄存器的没2位控制一根引脚：00表示输入，
01表示输出、10表示特殊、11保留不用。
2、GPxDAT寄存器
用于读/写引脚：当引脚被设为输入时，从GPxDAT寄存器读取引脚的状态；当引脚被设为输出时，将数据写入GPxDAT寄存器
相应的引脚会输出相应的该低电平。
3、GPxUP寄存器
某位为1时，相应引脚无内部上拉电阻；某位为0时，相应引脚使用上拉电阻。

上拉电阻、下拉电阻的作用：GPIO为第三态时（相当于无外接芯片），引脚的电平状态有上拉电阻、下拉电阻确定。

二、在开发板上实现LED亮灭及按键控制LED
目标：通过读写GPIO寄存器来驱动LED、获取按键状态。
第一个例子使用汇编编写一个简单的驱动LED的程序，点亮LED首先看原理图是怎么接的，拿到原理图手册

可以看到led被点亮开发板gpio需要低电平，找到对应的开发板gpio。一目了然GPF4为0时LED1亮，1时灭，但是一个GPIO管脚可以是输出也可以是输入，所以，要配置GPIO的功能。

点亮led：
1、配置gpio的功能为输出，2、设置gpio输出高\\低
配置输出功能，在数据手册上可以看到一个寄存器GPFCON，GPF4对应的位【9:8】做出相应的配置，管脚的复用
设置寄存器在数据手册上可以看到一个寄存器GPFDAT，【7:0】，当是输出功能时一位对应功能寄存器的一个引脚。这样4位就对应GPF4了。
GPFCON地址0x56000050  GPFDAT地址0x56000054
下面是汇编写的点亮一个LED程序：

led_on.S

.global _start  
_start:  
            LDR R0,= 0x56000050  @R0为GPFCON寄存器，此寄存器用于选择引脚的功能  
            MOV R1,#0x00000100     
            STR R1,[R0] @将数值写进寄存器里也就是配置了引脚的相应的功能  
            LDR R0,= 0x56000054 @R0为GPFDAT寄存器，此寄存器用于设置相应管脚的值，高低电平  
            MOV R1,#0x00000000   @设置相应管脚输出0电平，可让LED1灯亮  
            STR R1,[R0] @将数值写进寄存器里也就是设置了引脚的相应的输出电平  
MAIN_LOOP:  
                    B    MAIN_LOOP     @循环

下面是相应的Makefile

led_on.bin : led_on.S  
    arm-linux-gcc -g -c -o led_on.o led_on.S  
    arm-linux-ld -Ttext 0x0000000  -g led_on.o -o led_on.elf  
    arm-linux-objcopy -O binary -S led_on.elf led_on.bin  
clean:  
    rm -f led_on.bin led_on.elf *.o

将生成的bin文件烧到开发板即可点亮LED。