i.MX6ULL配置GPIO一共需要幾步？

原創(chuàng) 2022-08-04 20:16:00 i.MX6ull
 

正如學(xué)習(xí)C語言時(shí)寫的第一段代碼都是“HelloWorld！”，接觸一款新的處理器時(shí)往往是從點(diǎn)亮一個(gè)LED開始；而點(diǎn)亮一個(gè)LED，則需要操作這款芯片的GPIO外設(shè)。

那么作為廣受歡迎的i.MX6ULL處理器，它的GPIO外設(shè)應(yīng)該如何配置呢？今天小編就將通過飛凌嵌入式的OKMX6ULL-S開發(fā)板來為大家詳細(xì)介紹。


一、i.MX6ULL處理器的GPIO配置


i.MX6ULL運(yùn)行的是Linux系統(tǒng)，眾所周知Linux下一切皆文件。在Linux系統(tǒng)當(dāng)中，有一個(gè)文件專門用于配置處理器的各個(gè)外設(shè)，包括GPIO，這個(gè)文件被稱為 “設(shè)備樹”，i.MX6ULL的設(shè)備樹在內(nèi)核源碼中的路徑為： arch/arm/boot/dtbs/。

在這個(gè)路徑下我們可以看到很多設(shè)備樹文件，我們要使用的設(shè)備樹是： okmx6ull-s-emmc.dts以及 okmx6ull-s-nand.dts。打開以上任意一個(gè)設(shè)備樹文件，可以看到二者均引用了 imx6ull-14x14-evk.dts，因此對(duì)設(shè)備樹的修改都是基于imx6ull-14x14-evk.dts。


找到其中的 &iomuxc 節(jié)點(diǎn)，可以看到在  pinctrl_hog_1:hoggrp-1 節(jié)點(diǎn)下已有部分GPIO復(fù)用，內(nèi)容如下：



1、 硬件原理分析 

查看硬件原理圖，6ULL-S底板上有兩個(gè)LED，以LED2為例，LED2的陰極接在了GPIO9引腳上，當(dāng)GPIO9為低時(shí)，LED點(diǎn)亮。


打開硬件資料/用戶手冊(cè)/FETMX6ULx-S核心板管腳功能分配表20200624.xlsx，通過查表得知GPIO9對(duì)應(yīng)的是i.MX6ULL的GPIO1_IO09。


2、 設(shè)置引腳復(fù)用


前面我們提到了&iomuxc節(jié)點(diǎn)下增加引腳復(fù)用，參數(shù)我們先設(shè)置為0x17059，后面會(huì)解釋配置方法。配置如下：


3、 注釋掉沖突部分

接下來打開內(nèi)核源碼中的：

arch/arm/boot/dts/imx6ull-14x14-evk.dts

因接下來要對(duì)GPIO進(jìn)行操作，為防止該節(jié)點(diǎn)影響，需要注釋掉設(shè)備樹中的LED節(jié)點(diǎn)，如下圖紅框中所示：


4、 更新設(shè)備樹

重新編譯設(shè)備樹，命令如下：

/opt/fsl-imx-x11/4.1.15-2.0.0/environment-setup-cortexa7hf-neon-poky-linux-gnueabi //執(zhí)行環(huán)境變量

make dtbs 這條命令會(huì)編譯所有的設(shè)備樹，編譯后再次查看確認(rèn)已經(jīng)生成新的dtb文件。

接下來，我們將剛剛生成的設(shè)備樹文件拷貝到OKMX6ULL-S開發(fā)板——可以通過U盤，也可以通過TFTP、NFS、FTP這樣的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)將生成的dtb文件拷貝到開發(fā)板上。

以eMMC版本為例，我們可以直接將設(shè)備樹文件：okmx6ull-s-emmc.dtb拷貝到/run/media/mmcblk1p1/路徑下，替換掉該路徑下的同名文件，之后重啟開發(fā)板。


5、 操作GPIO

1. 計(jì)算對(duì)應(yīng)sys/class/gpio的值GPIOn_IOx= (n-1)*32 + x

GPIO1_IO09=（1- 1）*32 + 9 = 9

2. 將GPIO1_IO09=設(shè)置為輸出


echo9 > /sys/class/gpio/export 用于通知系統(tǒng)需要導(dǎo)出控制的GPIO引腳編號(hào)

echo"out" > /sys/class/gpio/gpio9/direction 控制為輸出

echo"1" > /sys/class/gpio/gpio9/value 輸出為高電平，LED熄滅

或者echo"0" > /sys/class/gpio/gpio9/value輸出為低電平，LED點(diǎn)亮

echo9  > /sys/class/gpio/unexport 通知系統(tǒng)取消導(dǎo)出


6、 GPIO參數(shù)詳解

現(xiàn)在我們轉(zhuǎn)過頭來了解一下剛剛都用到了哪些參數(shù)：

MX6UL_PAD_GPIO1_IO09__GPIO1_IO09這一長(zhǎng)串，是一個(gè)宏定義，可以在 imx6ul-pinfunc.h文件當(dāng)中查看，細(xì)心的小伙伴可能已經(jīng)注意到了imx6ul-pinfunc.h這個(gè)文件是6UL的，這是因?yàn)?imx6ull-pinfunc.h引用了imx6ul-pinfunc.h，并且增加了部分內(nèi)容。

打開arch/arm/boot/dtbs/imx6ul-pinfunc.h文件，找到MX6UL_PAD_GPIO1_IO09的宏定義如下：

這些宏定義就是GPIO1_IO09這個(gè)引腳可以復(fù)用的功能。每一個(gè)宏定義后面都有5個(gè)參數(shù)，再加上剛剛我們?cè)?amp;iomuxc節(jié)點(diǎn)下配置的0x17059一共是6個(gè)參數(shù)，通過它們就可以完成一個(gè)GPIO的配置了，這6個(gè)參數(shù)分別為：

    mux_ctrl_ofs：MUX寄存器偏移地址

    pad_ctrl_o fs：PAD寄存器偏移地址

    sel_input_ofs：輸入選擇寄存器偏移地址

    mux_mode：MUX寄存器值

    sel_input：輸入選擇寄存器值

    pad_ctrl：PAD寄存器值

以上6個(gè)參數(shù)對(duì)應(yīng)了3個(gè)寄存器的偏移地址和寄存器值。我們接下來重點(diǎn)介紹一下MUX寄存器和PAD寄存器。


1. MUX寄存器

全名是SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO09，意為GPIO復(fù)用寄存器，在i.MX6ULL的數(shù)據(jù)手冊(cè)有它的詳細(xì)介紹，我們可以從飛凌官方提供的資料中找到：硬件資料/數(shù)據(jù)手冊(cè)/i.MX6ULLRM.pdf。

打開32.6.16小節(jié)，可以看到寄存器偏移地址和我們官方提供的文件中是一致的。而ALT0-ALT8則分別對(duì)應(yīng)了這個(gè)GPIO可以復(fù)用的功能， 0x5對(duì)應(yīng)的就是將GPIO5_IO09復(fù)用成GPIO1_IO09。


2. PAD寄存器

全稱SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO09，意為GPIO電氣參數(shù)配置寄存器，這個(gè)是我們需要重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容，因?yàn)闊o論是剛剛提到的MUX寄存器，還是輸入選擇寄存器，NXP官方都已經(jīng)為我們寫好了宏定義，但是這個(gè)寄存器的值，需要用戶根據(jù)自身需求來設(shè)置，參考的資料依舊是i.MX6ULLRM.pdf，在32.6.162小節(jié)，有關(guān)于PAD寄存器每一位的詳細(xì)解釋。

HYS(bit16)：使能遲滯比較器，當(dāng)IO作為輸入功能的時(shí)候有效，開啟遲滯比較器可以濾掉一些干擾。這一位為0時(shí)禁止遲滯比較器，為1時(shí)使能遲滯比較器。

PUS(bit15:14)：設(shè)置上下拉電阻，一共有四種選項(xiàng)可以選擇：


PUE(bit13)：當(dāng)IO作為輸入的時(shí)候，這一位用來設(shè)置IO使用上下拉還是狀態(tài)保持器。當(dāng)為0的時(shí)候使用狀態(tài)保持器，當(dāng)為1的時(shí)候使用上下拉。狀態(tài)保持器在IO作為輸入的時(shí)候才有用，顧名思義，就是當(dāng)外部電路斷電以后此IO口可以保持住以前的狀態(tài)。

PKE(bit12)：此位用來使能或者禁止上下拉/狀態(tài)保持器功能，這一位為0時(shí)禁止上下拉/狀態(tài)保持器，為1時(shí)使能上下拉和狀態(tài)保持器。

ODE(bit11)：開漏使能，當(dāng)IO作為輸出的時(shí)候，用來禁止或者使能開漏輸出，這一位為0的時(shí)候禁止開漏輸出，為1的時(shí)候就使能開漏輸出功能。

SPEED(bit7:6)：當(dāng)IO用作輸出的時(shí)候，此位用來設(shè)置IO速度。

DSE(bit5:3)：當(dāng)IO用作輸出的時(shí)候用來設(shè)置IO的驅(qū)動(dòng)能力，可以簡(jiǎn)單理解為IO口上串聯(lián)的電阻大小，電阻越小驅(qū)動(dòng)能力越強(qiáng)，總共有8個(gè)可選項(xiàng)：

SRE(bit0)：IO翻轉(zhuǎn)速度，為1時(shí)IO電平跳變時(shí)間更快，對(duì)應(yīng)波形更陡；為0時(shí)IO電平跳變時(shí)間要慢一些，波形也更平緩。

介紹完了PAD寄存器的每一位，我們?cè)倩仡^看一下剛剛配置的0x17059，將它展開成二進(jìn)制為：0001 0111 0000 0101 1001。

bit15:14設(shè)置為01，對(duì)應(yīng)的是100K上拉，這是因?yàn)長(zhǎng)ED的陰極接到了GPIO上，保持默認(rèn)狀態(tài)下LED為熄滅狀態(tài)。

bit5:3，這里配置的是R0/6，小伙伴們也可以試一下配置成其他的值，觀察LED的亮度會(huì)不會(huì)有變化。



以上就是為i.MX6ULL處理器配置GPIO的全過程，希望能夠?qū)ζ聊磺暗母魑还こ處熜』锇橛兴鶐椭?。想要了解更多有關(guān)FETMX6ULL-S詳情和資料，可點(diǎn)擊下方鏈接進(jìn)入飛凌嵌入式官網(wǎng)。

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