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我的朋友

分类: 嵌入式

2009-10-13 13:57:36

什么是GPIO呢?它是通用I/O端口引脚,在s3c2410用户手册中有A,B,C,D,E,F,G,H共7组有117个引脚。这些引脚除了可作为INPUT/OUTPUT外,大部分还可以用作其它用,如外部中断,UART等。

在/include/asm-arm/arch-s3c2410/s3c2410.h 这头文件中有set_gpio_ctrl()函数的定义,本质来讲是个宏定义。

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:


GPIO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:

#define write_gpio_bit(x, v)

({

GPDAT(GRAB_PORT((x))) &= ~(0x1 << GRAB_OFS((x)));

GPDAT(GRAB_PORT((x))) |= ((v) << GRAB_OFS((x)));

})


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:

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
#define set_gpio_ctrl(x)
({ GPCON(GRAB_PORT((x))) &= ~(0x3 << (GRAB_OFS((x))*2));
GPCON(GRAB_PORT(x)) |= (GRAB_MODE(x) << (GRAB_OFS((x))*2));
GPUP(GRAB_PORT((x))) &= ~(1 << GRAB_OFS((x)));
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。

参考文献:

1.

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