Linux学习笔记4-GPIO(2)

书接上回，先回顾下STM32时的GPIO初始化过程，随便找个之前写的工程代码gpio.c文件

void MX_GPIO_Init(void)
{

  GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};

  /* GPIO Ports Clock Enable */
  __HAL_RCC_GPIOE_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();
  __HAL_RCC_GPIOB_CLK_ENABLE();

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(LED1_GPIO_Port, LED1_Pin, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pin Output Level */
  HAL_GPIO_WritePin(LED0_GPIO_Port, LED0_Pin, GPIO_PIN_RESET);

  /*Configure GPIO pins : PEPin PEPin */
  GPIO_InitStruct.Pin = Key1_Pin|Key0_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  HAL_GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : PtPin */
  GPIO_InitStruct.Pin = LED1_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
  HAL_GPIO_Init(LED1_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : PtPin */
  GPIO_InitStruct.Pin = Key_up_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_INPUT;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLDOWN;
  HAL_GPIO_Init(Key_up_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

  /*Configure GPIO pin : PtPin */
  GPIO_InitStruct.Pin = LED0_Pin;
  GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;
  GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_PULLUP;
  GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
  HAL_GPIO_Init(LED0_GPIO_Port, &GPIO_InitStruct);

}

可以看到，单片机GPIO的初始化分为四个步骤

使能指定GPIO的时钟
初始化GPIO，比如输入还是输出，上下拉，速度
设置复用功能（上面这个例子好像没有）
如果是输出，要初始化输出高电平还是低电平，即使用HAL_GPIO_WritePin()函数

上一章其实把复用、速度设置功能弄清楚了，接下去要看时钟、设置输入输出这几个怎么做。

通过阅读手册，当IO用作GPIO时需要设置的寄存器一共有8个DR, GDIR, PSR, ICR1, ICR2, EDGE_SEL, IMR和ISR。

I.MX6UL一共有5组GPIO，GPIO1-GPIO5，每组GPIO都有这8个寄存器。m每组GPIO最大有32个口，所以这几个寄存器基本上都是32位，每一位对应一个GPIO口，具体来看：

GDIR寄存器：用来设置某个GPIO口是输入还是输出，输入则设置相应的位为0，输出的话则设置为1 。比如要设置GPIO1_IO00为输入，则GPIO1.GDIR = 0，设置GPIO1_IO00输入，GPIO1_IO01为输出，则GPIO1.GDIR = 2（即0x0010)
DR寄存器：设置相应的IO口输出的高低电平。1为高电平，0为低电平。例如要设置GPIO1_IO01为低电平，IO00为高电平，则GPIO1.DR = 0x0001，当然GDIR寄存器要设置清楚。
PSR寄存器，也是32位，读取相应的位可获取该端口的高低电平值
ICR1和2，分别用于IO0-IO15（ICR1）和IO16-IO31（ICR2）配置中断触发方式，每个口用两位来配置：00-低电平触发；01-高电平触发；10-上升沿触发；11-下降沿触发。比如要设置GPIO1_IO15为上升沿触发，那么GPIO1.ICR1 = 2<<30(不是左移15位哦）。GPIO中断我后面会重点学习，还会打交道
IMR和ISR是成对的，IMR是写，即控制GPIO中断是否使能，而ISR是读，某个GPIO中断使能时则这个寄存器相应的位是1
最后的EDGE_SEL寄存器用来设置边沿中断，它可以覆盖ICR1和2的设置。如果相应的位被置1，则对应的GPIO是上升沿和下降沿双触发，不用去看ICR1和2的设置。

以上就相当于单片机的GPIO属性设置，接下来看时钟。I.MX6U和STM32是类似的，每个外设的时钟都可以独立使能或禁止，这样可以关掉无关外设的时钟，省电 。需要使能GPIO的时钟时，需要设置CCM_CCGR0~CCM_CCGR6这7个寄存器中的一个，在手册里找到GPIO对应的寄存器。例如CCM_CCGR2寄存器的27-26位，对应的是GPIO3的时钟，如果要使能，将这两个位置1，可以使用CCM_CCGR2 = 3 << 26这句。（不需要解释了吧？）

好了，基本上GPIO的操作就是这些了，STM32的那4个步骤也完成了。我们来看看Linux编程实际是怎么做的。

首先会在头文件中指定这些寄存器的地址，这些地址设置可以在所有项目中使用

...
#define CCM_CCGR2 *((volatile unsigned int *)0X020C4070)  //时钟寄存器地址，一共有7个
...
#define SW_MUX_GPIO1_IO03 *((volatile unsigned int *)0X020E0068)  //IO复用寄存器地址
#define SW_PAD_GPIO1_IO03 *((volatile unsigned int *)0X020E02F4)  //IO属性寄存器地址

#define GPIO1_DR *((volatile unsigned int *)0X0209C000)  //GPIO1相关寄存器设置的地址，一共有8个
...

接着根据需要来设置这些寄存器的值，例如

 CCM_CCGR0 = 0xFFFFFFFF; //使能GR0管理的所有外设时钟
 SW_MUX_GPIO1_IO03 = 0x5; //把这个IO口复用为GPIO
 SW_PAD_GPIO1_IO03 = 0x10B0; //配置这个口的IO属性
 GPIO1_GDIR = 0x0000008;  //将GPIO1_IO03设置为输出
 GPIO1_DR = 0x0; //GPIO1_IO03设置为低电平输出

作为总结，我们可以看到I.MX6UL的GPIO使用远远比STM32不便，首先是没有更方便的库函数，需要去操作和了解寄存器，其次是IO口的复用太多，要深入了解每个复用，没有图形化的界面（怀念CubeMX）来简单操作。没办法，只能等后期厂商来做完善吧（但估计也没有）。

接下去会进入到GPIO中断的学习

（未完待续）