原创 arm中GPIO宏的分析（转）

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
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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
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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
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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
(o
#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：
#define write_gpio_bit(x, v) \
                            ({  \
GPDAT(GRAB_PORT((x))) &= ~(0x1 x))); \
                              GPDAT(GRAB_PORT((x))) |= ((v) 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) &= ~(0x112);  //GPGDAT寄存器第12位清零
GPDAT(6) | = 112;      // 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
#define set_gpio_ctrl(x) \
      ({ GPCON(GRAB_PORT((x))) &= ~(0x3
          GPCON(GRAB_PORT(x)) |= (GRAB_MODE(x)
          GPUP(GRAB_PORT((x))) &= ~(1
          GPUP(GRAB_PORT((x))) |= (GRAB_PULLUP((x))
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);
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！