06-GPIO實驗

?GPIO(General Purpose I/O Ports)意思為通用輸入/輸出端口，通俗地說，就是一些引腳，可以通過它們輸出高低電平、或者通過它們讀入引腳的狀態──是高電平還是低電平。
?三星 S3C2440，有130個I/O端口，分為A-J九組，可以通過設置寄存器來確定某個引腳用于輸入、輸出還是特殊功能。在這里通過四個實驗介紹GPIO的簡單使用。
1、通過匯編語言點亮LED燈
?首先需要看原理圖，知道LED與芯片引腳的關系。
????
?由原理圖可知，2440引腳作為輸出引腳與LED燈連接，要使LED燈點亮，配置相關寄存器為輸出引腳，且將該引腳輸出低電平即可點亮LED燈。查看2440芯片手冊，GPB組引腳控制寄存器地址為：0x56000010，數據寄存器地址為：0x56000014。點亮LED1的匯編代碼為：

.text
.global _start
_start:     
        LDR     R0,=0x56000010  @ R0設為GPBCON寄存器。此寄存器用于選擇端口B各引腳的功能： 是輸出、是輸入、還是其他
        MOV     R1,#0x00000400        
        STR     R1,[R0]                    @ 設置GPB5為輸出口, 位[11:10]=0b01
        LDR     R0,=0x56000014     @ R0設為GPBDAT寄存器。此寄存器用于讀/寫端口B各引腳的數據
        MOV     R1,#0x00000000      @ 此值改為0x00000020,可讓LED1熄滅
        STR     R1,[R0]             @ GPB5輸出0，LED1點亮
MAIN_LOOP:
        B       MAIN_LOOP

其Makefile為：

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

編譯后下載到TQ2440開發板后效果：led_1點亮

2、通過C語言點亮LED燈
?在使用C語言點亮LED燈時，首先需要進行硬件相關初始化與軟件相關初始化。硬件相關有：關看門狗、初始化時鐘、初始化SDRAM等，而對于點亮LED燈實驗，只需要關閉看門狗即可；軟件方面，需要設置返回地址，即設置棧、調用main函數等。首先，匯編代碼部分：

 .text
.global _start
_start:
            ldr      r0, =0x53000000     @ WATCHDOG寄存器地址
            mov   r1, #0x0                     
            str      r1, [r0]                     @ 寫入0，禁止WATCHDOG，否則CPU會不斷重啟
            ldr     sp, =1024*4         @ 設置堆棧，注意：不能大于4k, 因為現在可用的內存只有4K，nand flash中的代碼在復位后會移到內部ram中，此ram只有4K
            bl      main                      @ 調用C程序中的main函數
halt_loop:
            b       halt_loop

C語言部分：

#define GPBCON      (*(volatile unsigned long *)0x56000010)
#define GPBDAT      (*(volatile unsigned long *)0x56000014)

int main()
{
    GPBCON = 0x00000400;    // 設置GPB5為輸出口, 位[11:10]=0b01
    GPBDAT = 0x00000000;    // GPB5輸出0，LED1點亮
    return 0;
}

Makefile代碼為：

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

編譯后下載到TQ2440開發板后效果：led_1點亮

3、通過按鍵控制LED燈點亮
?通過按鍵控制LED燈時，首先看原理圖，了解按鍵與2440芯片連接的引腳關系。

?使用匯編完成相關初始化，跳轉到main函數中，C程序部分通過按鍵實現LED燈的亮與滅。
匯編代碼：

.text
.global _start
_start:
            ldr     r0, =0x53000000     @ WATCHDOG寄存器地址
            mov     r1, #0x0                     
            str   r1, [r0]              @ 寫入0，禁止WATCHDOG，否則CPU會不斷重啟 
            ldr     sp, =1024*4         @ 設置堆棧，注意：不能大于4k, 因為現在可用的內存只有4K，nand flash中的代碼在復位后會移到內部ram中，此ram只有4K
            bl      main                @ 調用C程序中的main函數
halt_loop:
            b       halt_loop

C語言代碼：

#define GPFCON      (*(volatile unsigned long *)0x56000050)
#define GPFDAT      (*(volatile unsigned long *)0x56000054)
#define GPBCON      (*(volatile unsigned long *)0x56000010)
#define GPBDAT      (*(volatile unsigned long *)0x56000014)

/*
 * LED1,LED2,LED3、LED4對應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))

#define GPB5_msk    (3<<(5*2))
#define GPB6_msk    (3<<(6*2))
#define GPB7_msk    (3<<(7*2))
#define GPB8_msk    (3<<(8*2))

/*
 * K1,K2,K3,K4對應GPF1、GPF4、GPF2、GPF0
 */
#define GPF0_in     (0<<(0*2))
#define GPF1_in     (0<<(1*2))
#define GPF2_in     (0<<(2*2))
#define GPF4_in     (0<<(4*2))

#define GPF0_msk    (3<<(0*2))
#define GPF1_msk    (3<<(1*2))
#define GPF2_msk    (3<<(2*2))
#define GPF4_msk    (3<<(4*2))

int main()
{
        unsigned long dwDat;
        // LED1,LED2,LED3,LED4對應的4根引腳設為輸出
        GPBCON &= ~(GPB5_msk | GPB6_msk | GPB7_msk | GPB8_msk);
        GPBCON |= GPB5_out | GPB6_out | GPB7_out | GPB8_out;

        // K1,K2,K3,K4對應的4根引腳設為輸入
        GPFCON &= ~(GPF0_msk | GPF1_msk | GPF2_msk | GPF4_msk);
        GPFCON |= GPF0_in | GPF1_in | GPF2_in | GPF4_in;

        while(1){
            //若Kn為0(表示按下)，則令LEDn為0(表示點亮)
            dwDat = GPFDAT;             // 讀取GPF管腳電平狀態

            if (dwDat & (1<<1))        // K1沒有按下
                GPBDAT |= (1<<5);       // LED1熄滅
            else    
                GPBDAT &= ~(1<<5);      // LED1點亮

            if (dwDat & (1<<4))         // K2沒有按下
                GPBDAT |= (1<<6);       // LED2熄滅
            else    
                GPBDAT &= ~(1<<6);      // LED2點亮

            if (dwDat & (1<<2))        // K3沒有按下
                GPBDAT |= (1<<7);       // LED3熄滅
            else    
                GPBDAT &= ~(1<<7);      // LED3點亮

            if (dwDat & (1<<0))         // K4沒有按下
                GPBDAT |= (1<<8);       // LED4熄滅
            else    
                GPBDAT &= ~(1<<8);      // LED4點亮
    }

    return 0;
}

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

編譯后下載到TQ2440開發板后效果：
? ? ?

4、通過延時循環點亮LED燈
?與使用點亮一盞LED燈類似，通過循環與延時函數即可完成另LED循環閃爍的效果。

實驗源碼