GPIO接口及点亮第一个LED灯

一、GIPIO介绍

General Purpose Input Output （通用输入/输出）简称为GPIO，或总线扩展器，人们利用工业标准I2C、SMBus或SPI接口简化了I/O口的扩展。当微控制器或芯片组没有足够的I/O端口，或当系统需要采用远端串行通信或控制时，GPIO产品能够提供额外的控制和监视功能。

1.GPIO的优点

• 低功耗：GPIO具有更低的功率损耗(大约1μA，μC的工作电流则为100μA)。
• 集成IIC从机接口：GPIO内置IIC从机接口，即使在待机模式下也能够全速工作。
• 小封装：GPIO器件提供最小的封装尺寸 ― 3mm x 3mm QFN!
• 低成本：您不用为没有使用的功能买单。
• 快速上市：不需要编写额外的代码、文档，不需要任何维护工作。
• 可预先确定响应时间：缩短或确定外部事件与中断之间的响应时间。

2.GPIO的寄存器

• GPxCON 寄存器
  用于配置引脚功能。 PORT A 与 PORT B~PORT H/J 在功能选择上有所不同，GPACON 中每一位对应一根引脚，共 23 个引脚。当某位被设为 0 时候，相应引脚为 输出引脚。此时我们可以在GPADAT 中相应的写入 1或者 0 来让此引脚输出高电平或者低电平；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GPADATA无用。
  一般而言 GPACON 通常被设为 1 ，以便访问外部器件。
  PORT B~PORT H/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 输入
  • 01 输出
  • 10 特殊功能
  • 11 保留不用
• GPxDAT 寄存器
  GPxDAT用于读写引脚，当引脚被设为输入时候，读此寄存器可知道相应引脚的电平状态高还是低，当引脚被设为输出时候，写此寄存器的位，可令引脚输出高电平还是低电平。
• GPxUP寄存器
  GPxUP寄存器某位为1时，相应管脚没有内部上拉电阻；为 0 时候 相应管脚有内部上拉电阻。
  上拉电阻作用在于，当GPIO 引脚处于第三种状态时候，既不是输出高电平，也不是输出低电平。而是呈现高阻态，相当于没有接芯片。它的电平状态由上下拉电阻决定。

二、控制LED实例

1.查看硬件原理图

2.查看数据手册

• 在三星公司提供的DataSheet手册中找到介绍GPIO的章节

3.确定关键定义

• GPJ0CON寄存器
  寄存器地址：0xE0200240
  要控制的位数：[15:12]
  要设置的二进制数据：0b0001
• GPJ0PUD寄存器
  寄存器地址：0xE0200248
  要控制的位数：[7:6]
  要设置的二进制数据：0b00
• GPJ0DAT寄存器
  寄存器地址：0xE0200244
  要控制的位数：[3]
  要设置的二进制数据：0b1

4.编写程序

start:
    @;配置GPJ0CON寄存器 Address=0xE0200240 [15:12]=0b0001
    ldr r0,=0xE0200240
    ldr r1,=0x1000
    str r1,[r0]

    @;配置GPJ0PUD寄存器 Address=0xE0200248 [7:6]=0b00
    ldr r0,=0xE0200248
    ldr r1,=0x0
    str r1,[r0]

    @;配置GPJ0DAT寄存器 Address=0xE0200244 [3]=1
    ldr r0,=0xE0200244
    ldr r1,=0x4
    str r1,[r0]

5.实例测试

生成目标文件
arm-linux-gcc -c led.S

生成可执行文件
arm-linux-gcc -Ttext 0x34000000 -nostartfiles -nostdlib led.o -o led

生成独立执行的二进制
arm-linux-objcopy -O binary led led.bin

使用tftp命令下载
tftp 0x34000000 led.bin

使用go命令执行
go 0x34000000

6.简单的流水灯实现

.global _start
_start:
    ldr r0, =0x11111111
    ldr r1, =0xE0200240
    str r0, [r1]
    
    ldr r0, =0x11111111
    ldr r1, =0xE02000A0
    str r0, [r1]
 
flash:    
    ldr r0, =(1<<1)
    ldr r1, =0xE02000A4
    str r0, [r1]

    ldr r0, =~(1<<3)
    ldr r1, =0xE0200244
    str r0, [r1]
    bl delay
    
    ldr r0, =~(1<<4)
    ldr r1, =0xE0200244
    str r0, [r1]    
    bl delay
    
    ldr r0, =~(1<<5)
    ldr r1, =0xE0200244
    str r0, [r1]
    bl delay
    
    ldr r0, =~(1<<1)
    ldr r1, =0xE02000A4
    str r0, [r1]
    bl delay
    
    b flash
    
    
delay:
    ldr r2, =100000000
    ldr r3, =0x0
delay_loop:
    sub r2, r2, #1
    cmp r2, r3
    bne delay_loop
                    
    mov pc, lr