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[ARM笔记]GPIO硬件介绍

发布时间:2024-05-19 发布时间:
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GPIO(Generalxa0Purposexa0I/Oxa0Ports)意思为通用输入/输出端口,通俗地说,就是一些引脚,可以通过它们输出高低电平或者通过它们读入引脚的状态-是高电平或是低电平。

本文引用地址:/zixunimg/eepwimg/www.eepw.com.cn/article/201611/340662.htm

S3C2410共有117个I/O端口,共分为A~H共8组:GPA、GPB、...、GPH。S3C2440共有130个I/O端口,分为A~J共9组:GPA、GPB、...、GPJ。可以通过设置寄存器来确定某个引脚用于输入、输出还是其他特殊功能。

1.1xa0通过寄存器来操作GPIO引脚

GPxCON用于选择引脚功能,GPxDAT用于读/写引脚数据;另外,GPxUP用于确定是否使用内部上拉电阻。x为B、...、xa0H/J,没有GPAUP寄存器。

1.1.1xa0GPxCON寄存器

从寄存器的名字可以看出,它用于配置(Configure)-选择引脚功能。

PORTA与PORTB~PORTxa0H/J在功能选择方面有所不同,GPACON中每一位对应一根引脚(共23根引脚)。当某位被设为0时,相应引脚为输出引脚,此时我们可以在GPADAT中相应位写入0或是1让此引脚为低电平或高电平;当某位被设为1时,相应引脚为地址线或用于地址控制,此时GPADAT无用。一般而言,GPACON通常被设为全1,以便访问外部存储器件。

PORTxa0B~xa0PORTxa0H/J在寄存器操作方面完全相同。GPxCON中每两位控制一根引脚:00表示输入、01表示输出、10表示特殊功能、11保留不用。

1.1.2xa0GPxDAT寄存器

GPxDAT用于读/写引脚;当引脚被设为输入时,读此寄存器可知相应引脚的电平状态是高还是低;当引脚被设为输出时,写此寄存器相应位可以令此引脚输出高电平或是低电平。

1.1.3xa0GPxUP寄存器

GPxUP:某位为1时,相应引脚无内部上拉电阻;为0时,相应引脚使用内部上拉电阻。

上拉电阻的作用在于:当GPIO引脚处于第三态(即不是输出高电平,也不是输出低电平,而是呈高阻态,即相当于没接芯片)时,它的电平状态由上拉电阻、下拉电阻确定。

1.2xa0访问硬件

1.2.1xa0访问单个引脚

单个引脚的操作无外乎3种:输出高低电平、检测引脚状态、中断。对某个引脚的操作一般通过读、写寄存器来完成。

访问这些寄存器是通过软件来读写它们的地址。比如:S3C2410和S3C2440的GPBCON、GPBDAT寄存器地址都是0x56000010、0x56000014,可以通过如下的指令让GPB5输出低电平。

#definexa0GPBCONxa0(*volatilexa0unsignedxa0longxa0*)0x56000010)xa0//long=intxa04字节;charxa01字节;shortxa02字节

#definexa0GPBDATxa0(*volatilexa0unsignedxa0longxa0*)0x56000014)

#definexa0GPB5_outxa0(1<<(582))

GPBCONxa0=xa0GPB5_out;

GPBDATxa0&=xa0~(1<<5);

1.2.2xa0以总线方式访问硬件

并非只能通过寄存器才能发出硬件信号,实际上通过访问总线的方式控制硬件更为常见。如下图所示S3C2410/S3C2440与NORxa0Flash的连线图,读写操作都是16位为单位。

图中缓冲器的作用是以提搞驱动能力、隔离前后级信号。NORxa0Flash(AM29LV800BB)的片选信号使用nGCS0信号,当CPU发出的地址信号处于0x00000000~0x07FFFFFF之间时,nGCS0信号有效(为低电平),于是NORxa0Flash被选中。这时,CPU发出的地址信号传到NORxa0Flash;进行写操作时,nWE信号为低,数据信号从CPU发给NORxa0Flash;进行读操作时,nWE信号为高,数据信号从NORxa0Flash发给CPU。

ADDR1~ADDR20xa0------------------>xa0>--------------------A0~A19

DATA0~DATA15xa0<----------------->xa0<------------------->D0~D15

nOExa0------------------>xa0-------------------->nOE

nWExa0------------------>xa0-------------------->nWE

nGCS0xa0------------------>xa0-------------------->nCE

S3C2410/S3C2440xa0缓冲器xa0NORxa0Flash(AM29LV800BB)

软件如何发起写操作呢,下面有几个例子的代码进行讲解。

1)地址对齐的16位读操作

unsignedxa0shortxa0*pwAddrxa0=xa0(unsignedxa0shortxa0*)0x2;

unsignedxa0shortxa0uwVal;

uwValxa0=xa0*pwAddr;

上述代码会向NORxa0Flash发起读操作:CPU发出的读地址为0x2,则地址总线ADDR1~ADDR20、A0~A19的信号都是1、0...、0(CPU的ADDR0为0,不过ADDR0没有接到NORxa0Flash上)。NORxa0Flash的地址就是0x1,NORxa0Flash在稍后的时间里将地址上的16位数据取出,并通过数据总线D0~D15发给CPU。

2)地址位不对齐的16位读操作

unsignedxa0shortxa0*pwAddrxa0=xa0(unsignedxa0shortxa0*)0x1;

unsignedxa0shortxa0uwVal;

uwValxa0=xa0*pwAddr;

由于地址是0x1,不是2对齐的,但是BANK0的位宽被设为16,这将导致异常。我们可以设置异常处理函数来处理这种情况。在异常处理函数中,使用0x0、0x2发起两次读操作,然后将两个结果组合起来:使用地址0x0的两字节数据D0、D1;再使用地址0x02读到D2、D3;最后,D1、D2组合成一个16位的数字返回给wVal。如果没有地址不对齐的异常处理函数,那么上述代码将会出错。如果某个BANK的位宽被设为n,访问此BANK时,在总线上永远只会看到地址对齐的n位操作。

3)8位读操作

unsignedxa0charxa0*pwAddrxa0=xa0(unsignedxa0charxa0*)0x6;

unsignedxa0charxa0ucVal;

ucValxa0=xa0*pwAddr;

CPU首先使用地址0x6对NORxa0Flsh发起16位的读操作,得到两个字节的数据,假设为D0、D1;然后将D0取出赋值给变量ucVal。在读操作期间,地址总线ADDR1~ADDR20、A0~A19的信号都是1、1、0、...、0(CPU的ADDR0为0,不过ADDR0没有接到NORxa0Flash上)。CPU会自动丢弃D1。

4)32位读操作

unsignedxa0intxa0*pwAddrxa0=xa0(unsignedxa0intxa0*)0x6;

unsignedxa0intxa0udwVal;

udwValxa0=xa0*pwAddr;

CPU首先使用地址0x6对NORxa0Flsh发起16位的读操作,得到两个字节的数据,假设为D0、D1;再使用地址0x8发起读操作,得到两字节的数据,假设为D2、D3;最后将这4个数据组合后赋给变量udwVal。

5)16位写操作

unsignedxa0shortxa0*pwAddrxa0=xa0(unsignedxa0shortxa0*)0x6;

*pwAddrxa0=xa00x1234;

由于NORxa0Flash的特性,使得NORxa0Flash的写操作比较复杂——比如要先发出特定的地址信号通知NORxa0Flash准备接收数据,然后才发出数据等。不过,其总线上的电信号与软件指令的关系与读操作类似,只是数据的传输方向相反。



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