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分类: LINUX

2009-05-11 15:47:06

一、GPIO寄存器定义

1.#define GPCON(x)   __REG2(0x56000000, (x) * 0x10)

这句是定义2410的GPIO的控制寄存器,注意:__REG2的参数是寄存器的物理地址,这个物理地址经_REG2宏转换为虚拟地址,对照2410的手册可以得到一下对应关系:

GPCON(1) ------ PORT A  0x56000000
GPCON(2) ------ PORT B  0x56000010
GPCON(3) ------ PORT C  0x56000020
……
GPCON(8) ------ PORT H  0x56000070

2.#define GPDAT(x)   __REG2(0x56000004, (x) * 0x10)

这句是定义2410的GPIO的数据寄存器,定义方法同GPCON宏。

GPDAT(1) ------ PORT A  0x56000004
GPDAT(2) ------ PORT B  0x56000014
GPDAT(3) ------ PORT C  0x56000024
……
GPDAT(8) ------ PORT H  0x56000074

3.#define GPUP(x)      __REG2(0x56000008, (x) * 0x10)

这句是定义2410的GPIO的上拉电阻屏蔽/激活寄存器,定义方法同GPCON宏。
GPUP(1) ------ PORT A  0x56000008
GPUP(2) ------ PORT B  0x56000018
GPUP(3) ------ PORT C  0x56000028
……
GPUP(8) ------ PORT H  0x56000078

二、GPIO端口号定义
以GPIO_G12来说明在内核头文件$(KERNEL_INCLUDE)/asm-arm/arch/s3c2410.h中是如何来定义IO port的端口号的。定义GPIO端口主要涉及到以下几个宏:

#define MAKE_GPIO_NUM(p, o)         ( (p << GPIO_PORT_SHIFTT) |  (o << GPIO_OFS_SHIFT))
#define GPIO_G12               MAKE_GPIO_NUM(PORTG_OFS, 12)

GPIO_PORT_SHIFTT值为8,代表GPIO组号在整个GPIO端口号(如GPIO_G12)字段中的位移
GPIO_OFS_SHIFT值为0,代表GPIO组内偏移号在整个GPIO端口号(如GPIO_G12)字段中的位移

   s3c2410有117个多功能input/output port pins。分为以下八组:

— Port A (GPA): 23-output port                    #define PORTA_OFS                 0
— Port B (GPB): 11-input/output port         #define PORTB_OFS                 1
— Port C (GPC): 16-input/output port        #define PORTC_OFS                 2
— Port D (GPD): 16-input/output port        #define PORTD_OFS                 3
— Port E (GPE): 16-input/output port         #define PORTE_OFS                 4
— Port F (GPF): 8-input/output port            #define PORTF_OFS                 5
— Port G (GPG): 16-input/output port         #define PORTG_OFS                6
— Port H (GPH): 11-input/output port         #define PORTH_OFS                7 

GPG12属于G组,组内偏移为12,从上述两个宏定义中,我们可以很清楚地看出GPIO_G12结构:
 
图1  GPIO端口号结构图
    端口一共有8组,从上面的宏定义可以看出,端口组号p的范围:0~7。而组内偏移各组不尽相同,Port A有23个输出口,因此它的组内偏移o为0~22,Port G有16个IO口,它的组内偏移o为0~15,其他组的GPIO以此类推。

三、write_gpio_bit(x,v)宏分析
   
write_gpio_bit宏传入两个参数,第一个为GPIO端口号,如GPIO_G12;第二个参数为1或0,为相应IO口设置高电平或低电平输出。具体宏展开如下:

代码
  1. #define write_gpio_bit(x, v)    
  2.                              ({      
  3. GPDAT(GRAB_PORT((x))) &= ~(0x1 << GRAB_OFS((x)));    
  4. GPDAT(GRAB_PORT((x))) |= ((v) << GRAB_OFS((x)));    
  5. })  


GRAB_PORT宏的参数是GPIO端口号,功能是从GPIO端口号中解析出组号,具体定义如下:

#define GRAB_PORT(x)              (((x) & GPIO_PORT_MASK) >> GPIO_PORT_SHIFTT)

其中GPIO_PORT_MASK是组号的掩码,值为0x0000ff00,从图1中也可看出。

GRAB_OFS宏和GRAB_PORT类似,它的功能是从GPIO端口号中解析出组内偏移:

#define GRAB_OFS(x)            (((x) & GPIO_OFS_MASK) >> GPIO_OFS_SHIFT)

其中偏移值掩码GPIO_OFS_MASK=0x000000ff。

现在我们结合上述说明来分析write_gpio_bit(GPIO_G12,1)这条语句:由GPIO_G12的宏定义可计算出其值为0x0000060C,GRAB_PORT(GPIO_G12)解析得到所操作的IO属于G组,组号为6;GRAB_OFS(GPIO_G12)解析得到此IO口为G组的第12个引脚(从0开始算起),为GPG12,表达式值为12。则write_gpio_bit(GPIO_G12,1)等价于下面两条语句:

GPDAT(6) &= ~(0x1<<12);  //GPGDAT寄存器第12位清零
GPDAT(6) | = 1<<12;       // 向GPGDAT寄存器第12位写入‘1’

到此,我们知道了write_gpio_bit(GPIO_G12,1)这条语句是将GPG12这个引脚拉成高电平。

四、set_gpio_ctrl(x)宏分析完成了对write_gpio_bit宏的分析,现在来看set_gpio_ctrl就很简单了!在它的宏展开中只多了GRAB_MODE(x)和 GRAB_PULLUP(x)分别表示从参数x中解析出IO口的模式和使能/屏蔽此端口的上拉电阻。值得注意的是set_gpio_ctrl的参数x不仅仅表示GPIO端口号,其高16位还带有模式状态和上拉电阻控制信息,参数x的结构如下图:
 
图2 set_gpio_ctrl的参数字段结构图
    低16位即为前面所述的GPIO的端口号,高16位中的R字段用来屏蔽/使能IO口的上拉电阻功能。R=0,上拉电阻使能;R=1,上拉电阻失效。M字段用来设置IO口的工作模式,M=0,IO口为输入端口;M=1,IO口为输出端口;M=2,可选功能1;M=3,可选功能2。

set_gpio_ctrl宏就是通过写相应GPIO所在组的GPXCON(X为A~H)的相应位来设置IO口模式(GPACON每一个位控制一个IO口,而GPBCON~GPHCON都是两个位控制一个IO口的模式),通过写GPXUP(X为A~H)来决定是否启用上拉电阻。典型的set_gpio_ctrl调用方式如下:

set_gpio_ctrl(GPIO_MODE_OUT | GPIO_PULLUP_DIS | GPIO_G12);

代码
  1. #define set_gpio_ctrl(x)    
  2.        ({ GPCON(GRAB_PORT((x))) &= ~(0x3 << (GRAB_OFS((x))*2));    
  3.           GPCON(GRAB_PORT(x)) |= (GRAB_MODE(x) << (GRAB_OFS((x))*2));    
  4.           GPUP(GRAB_PORT((x))) &= ~(1 << GRAB_OFS((x)));    
  5.           GPUP(GRAB_PORT((x))) |= (GRAB_PULLUP((x)) << GRAB_OFS((x))); })  

 

这条语句是将GPG12设置成输出模式,并且不使用端口的上拉电阻。

五、结束
    以上主要结合《S3C2410X 32-BIT RISC MICROPROCESSOR USER'S MANUAL》分析了$(LINUX_KERNEL_INCLUDE)/asm-arm/arch/s3c2410.h中所定义的对2410GPIO进行操作的几个宏,除了文中提及的几个宏,除此还有read_gpio_bit(x)、read_gpio_reg(x) 、write_gpio_reg(x, v)等,实现方法和上述类似,在此不再一一赘述!

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