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IMX6ull 之 HelloWorld Led点灯

江太翁 2023-06-04 20:00:02

简介IMX6ull 之 HelloWorld Led点灯

一 GPIO点灯，嵌入式的helloworld

1 何为GPIO？

GPIO只是一个CPU内提供的一种功能外设，CPU外部的I/O引脚会被赋予一种功能（GPIO、UART、I2C等）；该功能由CPU内外设提供，具体是什么功能由IOMUX单元（I/O复用选择器）控制。

GPIO（General Purpose Input/Output）是芯片内的外设功能模块 ，每个GPIO外设连接到了外部的I/O引脚上，和GPIO外设相连的I/O引脚（I/O引脚相较于GPIO更加远离CPU） 起着通用输入输出的功能，所以被称为 GPIO 引脚。
但是，I/O引脚不仅和GPIO外设相连，还可以和芯片内部其它外设相连，比如和UART、IIC、SPI等外设相连作为通信外设的接口引脚，和定时器相连作为PWM输出引脚，等等。

2 嵌入式设备访问通用规则

1 根据芯片电路手册了解设备硬件原理及数据流走向

2 使能设备时钟相关寄存器

3 设置相关寄存器工作模式、电器属性 (这里所谓的PAD就是指芯片内部晶圆的标号，而 GPIO只是某些PAD拥有的功能，但是PAD和GPIO的序号却不是一一对应的)

4 设置引脚数据方向及高低电平

二 IMX6ull GPIO

1 IMX6ull GPIO介绍

IMX6ULL 的 IO 分为两类： SNVS 域的和通用的，IMX6ULL 的其它 IO 也是可以复用为 GPIO 功能

1 IMX有124个IO 。IO并非GPIO ， GPIO只是IO的功能。IMX有5组GPIO。GPIO1组有32个IO，GPIO2有22个，GPIO3有29个，GPIO429个
GPIO5有12个。

2.跟STM32一样，IMX也需要开启GPIO时钟，寄存器CCM_CCGR0~CCM_CCGR6控制着所有外设的时钟，不只有GPIO的时钟。

3 .ICR1，ICR2寄存器分别用于配置低16个GPIO和高16个GPIO的中断，为什么是16个？因为GPIO分为5组，每组最多32个GPIO .
每个GPIO占用2位， 2位用来设置这个GPIO到底是什么触发，上升沿触发，下降沿触发，高电平触发，低电平触发。

4.IMR寄存器32位，一位对应一个GPIO当对应位置1 ，这个GPIO就上下沿即双边沿触发中断，这个设置覆盖ICR1和ICR2.

2 GPIO操作流程

①、查寄存器手册，打开GPIO控制的时钟源，使能 GPIO 对应的时钟。
②、设置寄存器 IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_XX_XX，设置 IO 的复用功能，使其复用
为 GPIO 功能。
③、设置寄存器 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_XX_XX，配置GPIO的电气特性 ，设置 IO 的上下拉、速度等等。
④、第②步已经将 IO 复用为了 GPIO 功能，所以需要配置 GPIO，设置输入/输出、是否使
用中断、默认输出电平等。

1 查看原理图

首先根据 底板电路原理图 查看led位置对应芯片引脚 查找寄存器符号标记 LED0 /GPIO3

2 使能时钟 CCM

Clock Tree CLOCKS

IMX6ull时钟频率有多种分频原因使能GPIO对应的时钟才能让GPIO正常工作。查找 IMX6ull参考手册 (选最大的) 找到 GPIO_3 时钟寄存器，

并使能它。
时钟有4种模式，这里需要停止模式外，所有模式都保持工作,即11

寄存器地址为： 基地址 + 偏移

先查阅手册，找到GPIO的时钟隶属于哪一组；GPIO CLOCKS

Clock章节寻找对应的clock name：IPG_CLK_S 五组GPIO对应 CCGRX

GPIO1时钟控制寄存器为CCGR1

地址为 0x020C 406C

寄存器设置遵循不影响其它位通过位运算只修改操作位

3、配置GPIO复用

大部分功能强大的芯片，GPIO通常都不是作为普通的IO使用，一个GPIO有许多可选（复用）的功能，想要让GPIO作为普通IO使用，就需要配置对应的复用寄存器，选择为普通GPIO的功能。查看IX6MULL芯片的参考手册，找到对应的复用配置寄存器。

IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 = 0x20E0068

设置复用模式寄存器后四位 = 0101 =5

4、配置GPIO的电气特性

设置 GPIO的基本属性，如方向（input/output）、状态（浮空、开漏、推挽、上下拉等）、速率(50Mbps，100Mpbs、200Mbps等)。
控制LED亮灭，需要控制电平，所以需要配置为输出模式，简单的灯亮灭对速率没有特别要求。状态希望默认是熄灭的状态，所以初始化的时候，可以配置为上拉，即默认输出高电平的状态，根据原理图分析可知LED0为高电平，LED熄灭。

对应寄存器

此寄存器对应的功能选项较多根据实际需求配置

	/* 3、配置GPIO1_IO03的IO属性	
	 *bit 16:0 HYS关闭
	 *bit [15:14]: 00 默认下拉
     *bit [13]: 0 kepper功能
     *bit [12]: 1 pull/keeper使能
     *bit [11]: 0 关闭开路输出
     *bit [7:6]: 10 速度100Mhz
     *bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力
     *bit [0]: 0 低转换率
     */
    ldr r0, =0X020E02F4	/*寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */
    ldr r1, =0X10B0
    str r1,[r0]

5 设置GPIO输出方向 GPIOX_DR

1 设置输出方向

/* 4、设置GPIO1_IO03为输出 */
    ldr r0, =0X0209C004    /*寄存器GPIO1_GDIR */
    ldr r1, =0X0000008        
    str r1,[r0]

2 设置引脚电平点灯

/* 5、打开LED0
	 * 设置GPIO1_IO03输出低电平
	 */
	ldr r0, =0X0209C000	/*寄存器GPIO1_DR */
   ldr r1, =0		
   str r1,[r0]

三编译及执行

1 汇编代码（一般c开发汇编设置C语言执行环境）

/**************************************************************
Copyright © zuozhongkai Co., Ltd. 1998-2019. All rights reserved.
文件名	: 	 mian.c
作者	   : 左忠凯
版本	   : V1.0
描述	   : 裸机实验1 汇编点灯
			 使用汇编来点亮开发板上的LED灯，学习和掌握如何用汇编语言来
			 完成对I.MX6U处理器的GPIO初始化和控制。
其他	   : 无
论坛 	   : www.wtmembed.com
日志	   : 初版V1.0 2019/1/3 左忠凯创建
**************************************************************/

.global _start  /* 全局标号 */

/*
 * 描述：	_start函数，程序从此函数开始执行此函数完成时钟使能、
 *		  GPIO初始化、最终控制GPIO输出低电平来点亮LED灯。
 */
_start:
	/* 例程代码 */
	/* 1、使能时钟 */

	ldr r0, =0X020C406C  	/* CCGR1 */
	str r1, [r0]

	
	/* 2、设置GPIO1_IO03复用为GPIO1_IO03 */
	ldr r0, =0X020E0068	/* 将寄存器SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE加载到r0中 */
	ldr r1, =0X5		/* 设置寄存器SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE的MUX_MODE为5 */
	str r1,[r0]

	/* 3、配置GPIO1_IO03的IO属性	
	 *bit 16:0 HYS关闭
	 *bit [15:14]: 00 默认下拉
     *bit [13]: 0 kepper功能
     *bit [12]: 1 pull/keeper使能
     *bit [11]: 0 关闭开路输出
     *bit [7:6]: 10 速度100Mhz
     *bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力
     *bit [0]: 0 低转换率
     */
    ldr r0, =0X020E02F4	/*寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */
    ldr r1, =0X10B0
    str r1,[r0]

	/* 4、设置GPIO1_IO03为输出 */
    ldr r0, =0X0209C004	/*寄存器GPIO1_GDIR */
    ldr r1, =0X0000008		
    str r1,[r0]

	/* 5、打开LED0
	 * 设置GPIO1_IO03输出低电平
	 */
	ldr r0, =0X0209C000	/*寄存器GPIO1_DR */
   ldr r1, =0		
   str r1,[r0]

/*
 * 描述：	loop死循环
 */
loop:
	b loop

2 编译

1 先逐步编译

1 arm-linux-gnueabihf-gcc -g -c led.s -o led.o

上述命令就是将 led.s 编译为 led.o，其中“-g”选项是产生调试信息，GDB 能够使用这些调试信息进行代码调试。“-c”选项是编译源文件，但是不链接。“-o”选项是指定编译产生的文件名字，这里我们指定 led.s 编译完成以后的文件名字为 led.o。

2 arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0X87800000 led.o -o led.elf

烧写到 SD 卡中 bin文件自动执行上电以后 I.MX6U 的内部 boot rom 程序会将可执行文件拷贝到链接地址处之所以选择 0X87800000 这个地址是因为后面要讲的 Uboot 其链接地址就是 0X87800000，这样我们统一使用 0X87800000 这个链接地址（这是正点原子内部设计）（当然我们可以连接到其它地方............？）

led.elf 文件也不是我们最终烧写到 SD 卡中的可执行文件，我们要烧写的.bin 文件，因此还需要将 led.elf 文件转换为.bin 文件，这里我们就需要用到 arm-linux-gnueabihf-objcopy 这个工具了。

3 arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g led.elf led.bin

“-O”选项指定以什么格式输出

2 简化编译 Makefile

led.bin:led.s
	arm-linux-gnueabihf-gcc -g -c led.s -o led.o
	arm-linux-gnueabihf-ld -Ttext 0X87800000 led.o -o led.elf
	arm-linux-gnueabihf-objcopy -O binary -S -g led.elf led.bin
	arm-linux-gnueabihf-objdump -D led.elf > led.dis
clean:
	rm -rf *.o led.bin led.elf led.dis

通用模板

CC=arm-linux-gnueabihf-gcc
LD=arm-linux-gnueabihf-ld
OBJCOPY=arm-linux-gnueabihf-objcopy
OBJDUMP=arm-linux-gnueabihf-objdump

ASSEMBLER=$(wildcard *.s)
SRC=$(wildcard *.c) 
OBJ=$(patsubst %.s, %.o, $(ASSEMBLER)) $(patsubst %.c, %.o, $(SRC))
INCLUDE=.
CFLAG=-Wall -nostdlib
TARGET=led.bin

all: $(TARGET)

$(TARGET): $(OBJ)
	$(LD) -Ttext 0x87800000 $^ -o led.elf
	$(OBJCOPY) -O binary -S led.elf $@
	$(OBJDUMP) -D -m arm led.elf > led.dis

%.o : %.s
	$(CC) $(CFLAG) -c $< -o $@


%.o : %.c
	$(CC) $(CFLAG) -c $< -o $@ -I$(INCLUDE)

.PHONY: clean

clean:
	rm -f $(OBJ)
	rm -f $(TARGET)
	rm -f led.elf led.dis