原创 arm中GPIO宏的分析(转)

2009-2-2 17:42 4360 4 5 分类: MCU/ 嵌入式
一开始看到s3c2440的2440adr.h中关于GPIO的宏,就被吓到了。思维懒惰不想分析,网上搜索,发现有一网友已经分析并整理,理着其思路一下就明白了。转个贴,发扬光大。。。。。。。。。。。。。。。。


Linux内核头文件中关于s3c2410 GPIO的宏



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
(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:

点击看大图
                    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:

点击看大图

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!

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billzhu_345737527 2014-6-7 17:00

哈想看
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