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第4章 具体单板的GPIO操作方法

请使用GIT下载文档后，看图 4.1红框所示目录中各板子对应的文档及图片。

网盘中相同名字的目录下也有对应的视频。

图 4.1 GPIO操作文档在git仓库所在位置

为方便学习，在本文档中也把上述GIT目录中的文档添加进来了。

4.1 IMX6ULL的GPIO操作方法​

表 4‑1 GPIO操作相关名词解释

名词解释
CCMClock Controller Module (时钟控制模块)
IOMUXCIOMUX Controller，IO复用控制器
GPIOGeneral-purpose input/output，通用的输入输出口

4.1.1 IMX6ULL的GPIO模块结构​

参考资料：芯片手册《Chapter 28: General Purpose Input/Output (GPIO)》

有5组GPIO（GPIO1～GPIO5），每组引脚最多有32个，但是可能实际上并没有那么多。

  • GPIO1有32个引脚：GPIO1_IO0~GPIO1_IO31；
  • GPIO2有22个引脚：GPIO2_IO0~GPIO2_IO21；
  • GPIO3有29个引脚：GPIO3_IO0~GPIO3_IO28；
  • GPIO4有29个引脚：GPIO4_IO0~GPIO4_IO28；
  • GPIO5有12个引脚：GPIO5_IO0~GPIO5_IO11；
  • GPIO的控制涉及4大模块：CCM、IOMUXC、GPIO模块本身，框图如图 4.2

CCM

图 4.2 CCM/IOMUXC/GPIO模块图

4.1.2 CCM用于设置是否向GPIO模块提供时钟​

参考资料：芯片手册《Chapter 18: Clock Controller Module (CCM)》

GPIOx要用CCM_CCGRy寄存器中的2位来决定该组GPIO是否使能。哪组GPIO用哪个CCM_CCGR寄存器来设置，请看上图红框部分。

CCM_CCGR寄存器中某2位的取值含义如下：

图 4.3 CCM_CCGR

  1. 00：该GPIO模块全程被关闭
  2. 01：该GPIO模块在CPU run mode情况下是使能的；在WAIT或STOP模式下，关闭
  3. 10：保留
  4. 11：该GPIO模块全程使能
  • GPIO2时钟控制：

图 4.4 GPIO2的时钟控制寄存器

  • GPIO1、GPIO5时钟控制：

图 4.5 GPIO1/5的时钟控制寄存器

  • GPIO3时钟控制：

图 4.6 GPIO3的时钟控制寄存器

  • GPIO4时钟控制：

图 4.7 GPIO4的时钟控制寄存器

4.1.3 IOMUXC：引脚的模式(Mode、功能)​

参考资料：芯片手册《Chapter 32: IOMUX Controller (IOMUXC)》。

图 4.8 IOMUXC

对于某个/某组引脚，IOMUXC中有2个寄存器用来设置它：

  1. 选择功能：
    1. IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_<PADNAME> ：Mux pad xxx，选择某个pad的功能
    2. IOMUXC_SW_MUX_CTL_GRP_<GROUP NAME>：Mux grp xxx，选择某组引脚的功能

某个引脚，或是某组预设的引脚，都有8个可选的模式(alternate (ALT) MUX_MODE)。

图 4.9 选择引脚功能

比如：

图 4.10 SCON的回环模式

  1. 设置上下拉电阻等参数：
    1. IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_<PAD_NAME>：pad pad xxx，设置某个pad的参数
    2. IOMUXC_SW_PAD_CTL_GRP_<GROUP NAME>：pad grp xxx，设置某组引脚的参数

图 4.11 设置引脚参数

比如：

图 4.12 参数解释

4.1.4 GPIO模块内部​

框图如下：

图 4.13 GPIO内部模块图

我们暂时只需要关心3个寄存器：

  1. GPIOx_GDIR：设置引脚方向，每位对应一个引脚，1-output，0-input

图 4.14 GPIOx_GDIR

  1. GPIOx_DR：设置输出引脚的电平，每位对应一个引脚，1-高电平，0-低电平

图 4.15 GPIOx_DR

  1. GPIOx_PSR：读取引脚的电平，每位对应一个引脚，1-高电平，0-低电平

图 4.16 GPIOx_PSR

4.1.5 读GPIO​

+

图 4.17 如何读取GPIO

翻译一下：

  1. 设置CCM_CCGRx寄存器中某位使能对应的GPIO模块 // 默认是使能的，上图省略了
  2. 设置IOMUX来选择引脚用于GPIO
  3. 设置GPIOx_GDIR中某位为0，把该引脚设置为输入功能
  4. 读GPIOx_DR或GPIOx_PSR得到某位的值（读GPIOx_DR返回的是GPIOx_PSR的值）

4.1.6 写GPIO​

图 4.18 如何写GPIO

翻译一下：

  1. 设置CCM_CCGRx寄存器中某位使能对应的GPIO模块 // 默认是使能的，上图省略了
  2. 设置IOMUX来选择引脚用于GPIO
  3. 设置GPIOx_GDIR中某位为1，把该引脚设置为输出功能
  4. 写GPIOx_DR某位的值

需要注意的是，你可以设置该引脚的loopback功能，这样就可以从GPIOx_PSR中读到引脚的有实电平；你从GPIOx_DR中读回的只是上次设置的值，它并不能反应引脚的真实电平，比如可能因为硬件故障导致该引脚跟地短路了，你通过设置GPIOx_DR让它输出高电平并不会起效果。