Linux学习笔记3-GPIO(1)

学习单片机时最开始也是从GPIO开始的，Linux的主芯片I.MX6UL有124个 GPIO，当然很多是复用的，与之对比，STM32F407系列的单片机GPIO口是112个 。回顾之前单片机的学习，大部分的GPIO功能是通过HAL库函数调用的，例如HAL_GPIO_WritePin()和HAL_GPIO_TogglePin()都是很方便的操作GPIO的库函数，编程者无需关心寄存器如何设置。那I.MX6UL有没有这种利器呢？答案是有的，NXP为这款主芯片开发了相应的库函数，可以在NXP的官网上下载SDK，有WIN版和LINUX版两种供选择，下载完之后安装，在安装文件夹下找到fsl_common.h，fsl_iomuxc.h和MCIMX6YH2.h，把这几个头文件复制到自己的工程文件夹里，就可以调用相关的库函数了。

我们还是从GPIO最简单的应用，点亮LED灯开始学习。由于GPIO的复用比较多，首先是选择复用哪个功能，使用IOMUXC_SetPinMux()这个函数，在fsl_iomuxc.h里可以看到函数定义，它一共有6个参数。

static inline void IOMUXC_SetPinMux(uint32_t muxRegister,
                                    uint32_t muxMode,
                                    uint32_t inputRegister,
                                    uint32_t inputDaisy,
                                    uint32_t configRegister,
                                    uint32_t inputOnfield)
{
    *((volatile uint32_t *)muxRegister) =
        IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_MUX_MODE(muxMode) | IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_SION(inputOnfield);

    if (inputRegister)
    {
        *((volatile uint32_t *)inputRegister) = IOMUXC_SELECT_INPUT_DAISY(inputDaisy);
    }
}

实际用的时候，是这样的，IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03,0)。为什么6个参数变成了2个？因为在这个头文件里还定义了很多宏，这样来方便开发者调用，比如#define IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03 0x020E0068U, 0x5U, 0x00000000U, 0x0U, 0x020E02F4U。通过这种调用开发者就不需要记寄存器啥的，很友好了。

同样在fsl_iomuxc.h里可以看到每个IO口的宏定义：

#define IOMUXC_GPIO1_IO03_I2C1_SDA                           0x020E0068U, 0x0U, 0x020E05A8U, 0x1U, 0x020E02F4U
#define IOMUXC_GPIO1_IO03_GPT1_COMPARE3                      0x020E0068U, 0x1U, 0x00000000U, 0x0U, 0x020E02F4U
#define IOMUXC_GPIO1_IO03_USB_OTG2_OC                        0x020E0068U, 0x2U, 0x020E0660U, 0x0U, 0x020E02F4U
#define IOMUXC_GPIO1_IO03_USDHC1_CD_B                        0x020E0068U, 0x4U, 0x020E0668U, 0x0U, 0x020E02F4U
#define IOMUXC_GPIO1_IO03_GPIO1_IO03                         0x020E0068U, 0x5U, 0x00000000U, 0x0U, 0x020E02F4U
#define IOMUXC_GPIO1_IO03_CCM_DI0_EXT_CLK                    0x020E0068U, 0x6U, 0x00000000U, 0x0U, 0x020E02F4U
#define IOMUXC_GPIO1_IO03_SRC_TESTER_ACK                     0x020E0068U, 0x7U, 0x00000000U, 0x0U, 0x020E02F4U
#define IOMUXC_GPIO1_IO03_UART1_RX                           0x020E0068U, 0x8U, 0x020E0624U, 0x1U, 0x020E02F4U
#define IOMUXC_GPIO1_IO03_UART1_TX                           0x020E0068U, 0x8U, 0x00000000U, 0x0U, 0x020E02F4U

可以看到GPIO1_IO03一共有9个复用功能，你要用哪个功能，选择这个功能的宏即可。

另外一个函数IOMUXC_SetPinConfig()的作用是设置GPIO口的IO属性，具体来看定义

static inline void IOMUXC_SetPinConfig(uint32_t muxRegister,
                                       uint32_t muxMode,
                                       uint32_t inputRegister,
                                       uint32_t inputDaisy,
                                       uint32_t configRegister,
                                       uint32_t configValue)
{
    if (configRegister)
    {
        *((volatile uint32_t *)configRegister) = configValue;
    }
}

可以看到前5个参数和IOMUXC_SetPinMux()是一模一样的，所以在使用时选择相应的宏即可。最后一个configValue参数就要看手册了，它其实就是设置GPIO的各种参数，例如上下拉、速度，还有一些和单片机不一样的参数，例如SRE（压摆率） ，代表从0到1需要多少时间，如果时间越小波形的斜率就越大，代表压摆率高，反之压摆率小。还有DSE，代表IO的驱动能力。这是我在chatgpt上问到的信息。

在 i.MX6UL 处理器中，DSE 代表的是 Drive Strength Field，即驱动强度字段。这是用来配置 GPIO 的一个参数，它控制输出驱动器的输出电流。不同的驱动强度设置可以影响 GPIO 引脚的输出电流和稳定性。

这个特性对我来说比较新，需要时间消化。

总之configValue对应的寄存器是IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IOXX(XX代表的是IO的号码），这是个32位寄存器，查询IMX6UL参考手册，可以看到这个寄存器的每位定义，它只有低17位有效，具体来看

16位HYS，使能迟滞比较器，当IO作为输入时有效，比较器的意思是即输入信号必须超过一个阈值才能将输出状态切换，并且在输入信号低于另一个较低的阈值时保持输出状态不变。0禁止，1使能
15-14位，上拉或下拉电阻设置，一共4种选择：00-100K欧的下拉；01-47K欧的上拉；10-100K欧的上拉；11-22K欧的上拉
13位：状态保持器，当IO作为输入时有效，为0时当外部电路断电以后此IO口可以保持住以前的状态，为1时使用上下拉
12位，使能或者禁止上下拉/状态保持器功能，为0时禁止，为1时使能
11位，当IO作为输出时有效，0：禁止开路输出；1：使能开路输出
10-8位保留，不用
7-6位，设置GPIO的速度，从00-11有4档可选，50MHz到200MHz
5-3位，上面说的DSE，000：禁止DSE功能；001：R0的阻值，3.3V下是260欧，1.8V下是150欧，接DDR时是240欧；010-111，分别把R0
的值设为001时R0值的1/2到1/7
2-1位保留，不用
0位，上面说的压摆率SRE，0为低压摆率，1为高压摆率

以上的学习针对的都是IO口的复用和相关参数设置，但并没有涉及到GPIO的属性，例如怎么设置输入输出，怎么设置高低电平值等等，这一块是怎么设置的呢？

另外，STM32单片机还需要初始化GPIO的时钟，还有中断，I.MX6UL的这些设置在哪里进行？

（未完待续）