姓名：张硕 学院：电子工程学院 学号：19020100006
转自：https://blog.csdn.net/a1232345/article/details/45078849
嵌牛导读：本文主要向读者介绍GPIO寄存器及其应用
嵌牛鼻子：嵌入式、GPIO寄存器
嵌牛提问：如何通过软件使用硬件例如LED灯的点亮
嵌牛正文：
GPIO，通用输入输出（General Purpose I/O）接口的简称，功能类似8051的P0—P3，其接脚可以供使用者由程控自由使用，PIN脚依现实考量可作为通用输入（GPI）或通用输出（GPO）或通用输入与输出（GPIO），如当clk generator, chip select等。
既然一个引脚可以用于输入、输出或其他特殊功能，那么一定有寄存器用来选择这些功能（通过操作寄存器来控制gpio）。对于输入，一定可以通过读取某个寄存器来确定引脚电平的高低；对于输出，一定可以通过写入某个寄存器来让这个引脚输出高电平或者低电平；对于其他特殊功能，则有另外的寄存器来控制它们。
一、GPIO介绍
GPIO意为通用输入输出端口，简单说就是一些引脚，通过它们输出高低电平或者通过它们读取引脚高低电平状态
S3C2440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、输出还是特殊功能。
比如：可以设置GPH6作为输入、输出、或者用于串口。
1、通过寄存器来操作GPIO引脚
1）GPxCON寄存器
它用于配置引脚的功能
端口A与端口B-J在功能上有所不同，GPACON中每一位对应一根引脚（共23根引脚）
当某位为0时，对应引脚为输出，此时在GPADAT中相应位写入0或1，让此引脚输出低电平或高电平；当某位被设为1时，对应引脚为地址线或用于地址控制，此时GPADAT保留不用。
GPACON通常被设为全1，以便访问外部存储设备
端口B-J在寄存器操作上完全相同，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
2）GPxDAT寄存器
它用于读写引脚，当引脚被设为输入时，读此寄存器得到对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令此引脚输出高低电平。
3）GPxUP寄存器
GPxUP，某位为1时，相应引脚无内部上拉电阻；为1时，相应引脚使用内部上拉电阻
上拉电阻、下拉电阻的作用在于，当GPIO引脚出于第三态（非高低电平，而是高阻态，即相当于没接芯片）时，它的电平状态由上拉电阻和下拉电阻确定。
2、使用软件来访问硬件
当个引脚的操作有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实现
首先我们从点亮LED开始，下图选自mini2440原理图，LED1-4分别对应GPB5-8
如果要控制这些LED，那么我们首先要把GPBCON寄存器中GPB5-8对应的位设为输出功能，然后写GPBDAT寄存器的相应位，使这4个引脚输出高低电平
一般是低电平有效，即高电平时，对应LED熄灭，低电平时，对应LED点亮
访问寄存器的时候，通过S3C2440的数据手册查到GPBCON和GPBDAT寄存器的地址，附数据手册 点击下载
GPBCON为0x56000010，GPBDAT为0x56000014
通过下面的代码让GPB5输出低电平，点亮LED1
#define GPBCON (*(volatile unsigned long *) 0x56000010) //volatile修饰符确保每次去内存中读取变量的值，还不是从cache或者寄存器中
#define GPBDAT (*(volatile unsigned long *) 0x56000014)
#define GPB5_OUT (1<<(5*2)) //两位控制一个引脚，那么GPB5就是GPBCON的[11:10]位，1左移10位，则[11:10]为01，表示GPB5为输出
GPBCON = GPB5_OUT;
GPBDAT &= ~(1<<5); //1左移5位取反，那么第5位为0，即GPB5输出低电平，点亮LED1
二、GPIO操作实例
1、使用汇编代码点亮一个LED
先看源程序 led_on.S
.text
.global _start
_start:
LDR R0,=0x56000010 @ R0设为GPBCON寄存器
MOV R1,#0x00000400 @ 设置GPB5为输出口, 位[11:10]=0b01
STR R1,[R0]
LDR R0,=0x56000014 @ R0设为GPBDAT寄存器
MOV R1,#0x00000000 @ 此值改为0x00000020,可让LED1熄灭
STR R1,[R0] @ GPB5输出0，LED1点亮
MAIN_LOOP:
B MAIN_LOOP @无限循环
再来看程序的Makefile
led_on.bin : led_on.S
arm-linux-gcc -g -c -o led_on.o led_on.S
arm-linux-ld -Ttext 0x0000000 -g led_on.o -o led_on_elf
arm-linux-objcopy -O binary -S led_on_elf led_on.bin
clean:
rm -f led_on.bin led_on_elf *.o
led_on.S生成led_on.bin
第一行做汇编
第二行做连接，指定代码段起始地址为0x00000000
第三行把ELF格式转为二进制格式
clean用于清除编译生成的文件
2、使用c语言代码点亮LED
汇编可读性比C差，我们用C来实现
File：crt0.S 功能：通过它转入C程序
.text
.global _start
_start:
ldr r0, =0x53000000 @ WATCHDOG寄存器地址
mov r1, #0x0
str r1, [r0] @ 写入0，禁止WATCHDOG，否则CPU会不断重启
ldr sp, =1024*4 @ 设置堆栈，注意：不能大于4k, 因为现在可用的内存只有4K,这4k是steppingstone，后面会介绍
@ nand flash中的代码在复位后会移到内部ram中，此ram只有4K
bl main @ 调用C程序中的main函数
halt_loop:
b halt_loop
下面是led_on_c.c
#define GPBCON (*(volatile unsigned long *)0x56000010)
#define GPBDAT (*(volatile unsigned long *)0x56000014)
int main()
{
GPBCON = 0x00000400; // 设置GPB5为输出口, 位[11:10]=0b01
GPBDAT = 0x00000000; // GPB5输出0，LED1点亮
return 0;
}
最后是Makefile
led_on_c.bin : crt0.S led_on_c.c
arm-linux-gcc -g -c -o crt0.o crt0.S
arm-linux-gcc -g -c -o led_on_c.o led_on_c.c
arm-linux-ld -Ttext 0x0000000 -g crt0.o led_on_c.o -o led_on_c_elf
arm-linux-objcopy -O binary -S led_on_c_elf led_on_c.bin
arm-linux-objdump -D -m arm led_on_c_elf > led_on_c.dis
clean:
rm -f led_on_c.dis led_on_c.bin led_on_c_elf *.o
分别汇编crt0.S和led_on_c.c
连接目标到led_on_c_elf，代码段起始地址位0x00000000
转换ELF格式到二进制led_on_c.bin
最后转换结果为汇编码方便查看
3、测试程序
在先前搭建的编译环境中进入代码目录
#make
得到的bin文件，在win中使用dnw下载到开发板，设置串口波特率，对应端口，8N1，下载地址0x00000000
开关拨到nor flash，打开电源，出现菜单以后，选择a
然后选择USB PORT-transmit/restore，选择编译好的bin文件
然后开关拨到nand启动，效果如下：（设置LED1和LED4亮）
4、使用按键来控制LED
K1-K6如上图对应GPG，我们使用K1-K4操作LED1-LED4
File：crt0.S
功能：通过它转入C程序
.text
.global _start
_start:
ldr r0, =0x56000010 @ WATCHDOG寄存器地址
mov r1, #0x0
str r1, [r0] @ 写入0，禁止WATCHDOG，否则CPU会不断重启
ldr sp, =1024*4 @ 设置堆栈，注意：不能大于4k, 因为现在可用的内存只有4K,这4k是steppingstone，后面会介绍
@ nand flash中的代码在复位后会移到内部ram中，此ram只有4K
bl main @ 调用C程序中的main函数
halt_loop:
b halt_loop
下面是key_led.c文件
#define GPBCON (*(volatile unsigned long *)0x56000010)
#define GPBDAT (*(volatile unsigned long *)0x56000014)
#define GPGCON (*(volatile unsigned long *)0x56000060)
#define GPGDAT (*(volatile unsigned long *)0x56000064)
/*
* LED1-4对应GPB5、GPB6、GPB7、GPB8
*/
#define GPB5_out (1<<(5*2))
#define GPB6_out (1<<(6*2))
#define GPB7_out (1<<(7*2))
#define GPB8_out (1<<(8*2))
/*
* K1-K4对应GPG0、GPG3、GPG5、GPG6
*/
#define GPG7_in ~(3<<(6*2))
#define GPG6_in ~(3<<(5*2))
#define GPG3_in ~(3<<(3*2))
#define GPG0_in ~(3<<(0*2))
int main()
{
unsigned long dwDat;
// LED1-LED4对应的4根引脚设为输出
GPBCON = GPB5_out | GPB6_out | GPB7_out | GPB8_out ;
// K1-K4对应的2根引脚设为输入
GPGCON = GPG0_in & GPG3_in & GPG6_in & GPG7_in ;
while(1){
//若Kn为0(表示按下)，则令LEDn为0(表示点亮)
dwDat = GPGDAT; // 读取GPG管脚电平状态
if (dwDat & (1<<0)) // K1没有按下
GPBDAT |= (1<<5); // LED1熄灭
else
GPBDAT &= ~(1<<5); // LED1点亮
if (dwDat & (1<<3)) // K2没有按下
GPBDAT |= (1<<6); // LED2熄灭
else
GPBDAT &= ~(1<<6); // LED2点亮
if (dwDat & (1<<5)) // K3没有按下
GPBDAT |= (1<<7); // LED3熄灭
else
GPBDAT &= ~(1<<7); // LED3点亮
if (dwDat & (1<<6)) // K4没有按下
GPBDAT |= (1<<8); // LED4熄灭
else
GPBDAT &= ~(1<<8); // LED4点亮
}
return 0;
}
最后是Makefile
key_led.bin : crt0.S key_led.c
arm-linux-gcc -g -c -o crt0.o crt0.S
arm-linux-gcc -g -c -o key_led.o key_led.c
arm-linux-ld -Ttext 0x0000000 -g crt0.o key_led.o -o key_led_elf
arm-linux-objcopy -O binary -S key_led_elf key_led.bin
arm-linux-objdump -D -m arm key_led_elf > key_led.dis
clean:
rm -f key_led.dis key_led.bin key_led_elf *.o
测试效果
