[ARM筆記](méi)GPIO硬件介紹

　　GPIO(General Purpose I/O Ports)意思為通用輸入/輸出端口，通俗地說(shuō)，就是一些引腳，可以通過(guò)它們輸出高低電平或者通過(guò)它們讀入引腳的狀態(tài)-是高電平或是低電平。

　　S3C2410共有117個(gè)I/O端口，共分為A~H共8組：GPA、GPB、...、GPH。S3C2440共有130個(gè)I/O端口，分為A~J共9組：GPA、GPB、...、GPJ。可以通過(guò)設(shè)置寄存器來(lái)確定某個(gè)引腳用于輸入、輸出還是其他特殊功能。

　　1.1 通過(guò)寄存器來(lái)操作GPIO引腳

　　GPxCON用于選擇引腳功能，GPxDAT用于讀/寫(xiě)引腳數(shù)據(jù);另外，GPxUP用于確定是否使用內(nèi)部上拉電阻。x為B、...、 H/J，沒(méi)有GPAUP寄存器。

　　1.1.1 GPxCON寄存器

　　從寄存器的名字可以看出，它用于配置(Configure)-選擇引腳功能。

　　PORTA與PORTB~PORT H/J在功能選擇方面有所不同，GPACON中每一位對(duì)應(yīng)一根引腳(共23根引腳)。當(dāng)某位被設(shè)為0時(shí)，相應(yīng)引腳為輸出引腳，此時(shí)我們可以在GPADAT中相應(yīng)位寫(xiě)入0或是1讓此引腳為低電平或高電平;當(dāng)某位被設(shè)為1時(shí)，相應(yīng)引腳為地址線或用于地址控制，此時(shí)GPADAT無(wú)用。一般而言，GPACON通常被設(shè)為全1，以便訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器件。

　　PORT B~ PORT H/J在寄存器操作方面完全相同。GPxCON中每?jī)晌豢刂埔桓_：00表示輸入、01表示輸出、10表示特殊功能、11保留不用。

　　1.1.2 GPxDAT寄存器

　　GPxDAT用于讀/寫(xiě)引腳;當(dāng)引腳被設(shè)為輸入時(shí)，讀此寄存器可知相應(yīng)引腳的電平狀態(tài)是高還是低;當(dāng)引腳被設(shè)為輸出時(shí)，寫(xiě)此寄存器相應(yīng)位可以令此引腳輸出高電平或是低電平。

　　1.1.3 GPxUP寄存器

　　GPxUP：某位為1時(shí)，相應(yīng)引腳無(wú)內(nèi)部上拉電阻;為0時(shí)，相應(yīng)引腳使用內(nèi)部上拉電阻。

　　上拉電阻的作用在于：當(dāng)GPIO引腳處于第三態(tài)(即不是輸出高電平，也不是輸出低電平，而是呈高阻態(tài)，即相當(dāng)于沒(méi)接芯片)時(shí)，它的電平狀態(tài)由上拉電阻、下拉電阻確定。

　　1.2 訪問(wèn)硬件

　　1.2.1 訪問(wèn)單個(gè)引腳

　　單個(gè)引腳的操作無(wú)外乎3種：輸出高低電平、檢測(cè)引腳狀態(tài)、中斷。對(duì)某個(gè)引腳的操作一般通過(guò)讀、寫(xiě)寄存器來(lái)完成。

　　訪問(wèn)這些寄存器是通過(guò)軟件來(lái)讀寫(xiě)它們的地址。比如：S3C2410和S3C2440的GPBCON、GPBDAT寄存器地址都是0x56000010、0x56000014，可以通過(guò)如下的指令讓GPB5輸出低電平。

　　#define GPBCON (*volatile unsigned long *)0x56000010) //long=int 4字節(jié);char 1字節(jié);short 2字節(jié)

　　#define GPBDAT (*volatile unsigned long *)0x56000014)

　　#define GPB5_out (1<<(582))

　　GPBCON = GPB5_out;

　　GPBDAT &= ~(1<<5);

　　1.2.2 以總線方式訪問(wèn)硬件

　　并非只能通過(guò)寄存器才能發(fā)出硬件信號(hào)，實(shí)際上通過(guò)訪問(wèn)總線的方式控制硬件更為常見(jiàn)。如下圖所示S3C2410/S3C2440與NOR Flash的連線圖，讀寫(xiě)操作都是16位為單位。

　　圖中緩沖器的作用是以提搞驅(qū)動(dòng)能力、隔離前后級(jí)信號(hào)。NOR Flash(AM29LV800BB)的片選信號(hào)使用nGCS0信號(hào)，當(dāng)CPU發(fā)出的地址信號(hào)處于0x00000000~0x07FFFFFF之間時(shí)，nGCS0信號(hào)有效(為低電平)，于是NOR Flash被選中。這時(shí)，CPU發(fā)出的地址信號(hào)傳到NOR Flash;進(jìn)行寫(xiě)操作時(shí)，nWE信號(hào)為低，數(shù)據(jù)信號(hào)從CPU發(fā)給NOR Flash;進(jìn)行讀操作時(shí)，nWE信號(hào)為高，數(shù)據(jù)信號(hào)從NOR Flash發(fā)給CPU。

　　ADDR1~ADDR20 ------------------> >--------------------A0~A19

　　DATA0~DATA15 <-----------------> <------------------->D0~D15

　　nOE ------------------> -------------------->nOE

　　nWE ------------------> -------------------->nWE

　　nGCS0 ------------------> -------------------->nCE

　　S3C2410/S3C2440 緩沖器 NOR Flash(AM29LV800BB)

　　軟件如何發(fā)起寫(xiě)操作呢，下面有幾個(gè)例子的代碼進(jìn)行講解。

　　1)地址對(duì)齊的16位讀操作

　　unsigned short *pwAddr = (unsigned short *)0x2;

　　unsigned short uwVal;

　　uwVal = *pwAddr;

　　上述代碼會(huì)向NOR Flash發(fā)起讀操作：CPU發(fā)出的讀地址為0x2，則地址總線ADDR1~ADDR20、A0~A19的信號(hào)都是1、0...、0(CPU的ADDR0為0，不過(guò)ADDR0沒(méi)有接到NOR Flash上)。NOR Flash的地址就是0x1，NOR Flash在稍后的時(shí)間里將地址上的16位數(shù)據(jù)取出，并通過(guò)數(shù)據(jù)總線D0~D15發(fā)給CPU。

　　2)地址位不對(duì)齊的16位讀操作

　　unsigned short *pwAddr = (unsigned short *)0x1;

　　unsigned short uwVal;

　　uwVal = *pwAddr;

　　由于地址是0x1，不是2對(duì)齊的，但是BANK0的位寬被設(shè)為16，這將導(dǎo)致異常。我們可以設(shè)置異常處理函數(shù)來(lái)處理這種情況。在異常處理函數(shù)中，使用0x0、0x2發(fā)起兩次讀操作，然后將兩個(gè)結(jié)果組合起來(lái)：使用地址0x0的兩字節(jié)數(shù)據(jù)D0、D1;再使用地址0x02讀到D2、D3;最后，D1、D2組合成一個(gè)16位的數(shù)字返回給wVal。如果沒(méi)有地址不對(duì)齊的異常處理函數(shù)，那么上述代碼將會(huì)出錯(cuò)。如果某個(gè)BANK的位寬被設(shè)為n，訪問(wèn)此BANK時(shí)，在總線上永遠(yuǎn)只會(huì)看到地址對(duì)齊的n位操作。

　　3)8位讀操作

　　unsigned char *pwAddr = (unsigned char *)0x6;

　　unsigned char ucVal;

　　ucVal = *pwAddr;

　　CPU首先使用地址0x6對(duì)NOR Flsh發(fā)起16位的讀操作，得到兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，假設(shè)為D0、D1;然后將D0取出賦值給變量ucVal。在讀操作期間，地址總線ADDR1~ADDR20、A0~A19的信號(hào)都是1、1、0、...、0(CPU的ADDR0為0，不過(guò)ADDR0沒(méi)有接到NOR Flash上)。CPU會(huì)自動(dòng)丟棄D1。

　　4)32位讀操作

　　unsigned int *pwAddr = (unsigned int *)0x6;

　　unsigned int udwVal;

　　udwVal = *pwAddr;

　　CPU首先使用地址0x6對(duì)NOR Flsh發(fā)起16位的讀操作，得到兩個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，假設(shè)為D0、D1;再使用地址0x8發(fā)起讀操作，得到兩字節(jié)的數(shù)據(jù)，假設(shè)為D2、D3;最后將這4個(gè)數(shù)據(jù)組合后賦給變量udwVal。

　　5)16位寫(xiě)操作

　　unsigned short *pwAddr = (unsigned short *)0x6;

　　*pwAddr = 0x1234;

　　由于NOR Flash的特性，使得NOR Flash的寫(xiě)操作比較復(fù)雜——比如要先發(fā)出特定的地址信號(hào)通知NOR Flash準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)，然后才發(fā)出數(shù)據(jù)等。不過(guò)，其總線上的電信號(hào)與軟件指令的關(guān)系與讀操作類似，只是數(shù)據(jù)的傳輸方向相反。