Linux 驱动开发基础知识——认识LED驱动程序 （二）

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文章介绍：

🎉本篇文章对Linux 驱动开发基础知识学习的相关知识进行分享！🥳🥳🥳

当我们学习C 语言的时候，我们会写个 Hello 程序。 那当我们写 ARM 程序，也该有一个简单的程序引领我们入门，这个程序就是点亮 LED。

如果您觉得文章不错，期待你的一键三连哦，你的鼓励是我创作动力的源泉，让我们一起加油，一起奔跑，让我们顶峰相见！！！💪💪💪

🎁感谢大家点赞👍收藏⭐评论✍️

目录：

一、硬件知识_LED 原理图

我们怎样去点亮一个 LED 呢？分为三步：

    第1步 看原理图，确定控制 LED 的引脚;

    第2步 看主芯片的芯片手册，确定如何设置控制这个引脚;

    第3步 写程序;

原理图

LED 样子有很多种，像插脚的，贴片的。

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    它们长得完全不一样，因此我们在原理图中将它抽象出来。

    点亮 LED 需要通电源，同时为了保护 LED，加个电阻减小电流。

    控制 LED 灯的亮灭，可以手动开关 LED，但在电子系统中，不可能让人来控制开关，通过编程，利用芯片的引脚去控制开关。 

​

LED 的驱动方式，常见的有四种。

(1)使用引脚输出 3.3V 点亮 LED，输出 0V 熄灭 LED。

(2)使用引脚拉低到 0V 点亮 LED，输出** 3.3V 熄灭 LED**。

(3)有的芯片为了省电等原因，其引脚驱动能力不足，这时可以使用三极管驱动。

(4)使用引脚输出 1.2V 点亮 LED，输出 0V 熄灭 LED。 使用引脚输出 0V 点亮 LED，输出 1.2V 熄灭 LED。

​

    由此，主芯片引脚输出高电平/低电平，即可改变 LED 状态，而无需关注 GPIO 引脚输出的是 3.3V 还是 1.2V。所以简称输出 1 或 0： 

逻辑 1-->高电平 逻辑 0-->低电平

​

二、普适的 GPIO 引脚操作方法

GPIO: General-purpose input/output，通用的输入输出口

1.GPIO 模块一般结构

有多组 GPIO，每组有多个 GPIO

使能：电源/时钟

模式(Mode)：引脚可用于 GPIO 或其他功能

方向：引脚 Mode 设置为 GPIO 时，可以继续设置它是输出引脚，还是输入引脚

数值：

    对于输出引脚，可以设置寄存器让它输出高、低电平

    对于输入引脚，可以读取寄存器得到引脚的当前电平

2.GPIO 寄存器操作

芯片手册一般有相关章节，用来介绍：power/clock

    可以设置对应寄存器**使能某个 GPIO 模块(Module)**

    有些芯片的 GPIO 是**没有使能开关的，即它总是使能**的

一个引脚可以用于 GPIO、串口、USB 或其他功能

     有对应的寄存器来选择引脚的功能

对于已经设置为 GPIO 功能的引脚，有方向寄存器用来设置它的方向：输出、 输入

对于已经设置为 GPIO 功能的引脚，有数据寄存器用来写、读引脚电平状态 GPIO 寄存器的 2

操作方法：原则：不能影响到其他位

** 更高效的办法，对于有些处理器有设置和清除寄存器**

（1）直接读写：读出、修改对应位、写入

    要设置 bit n：

val = data_reg;
val = val | (1<<n);
data_reg = val;

    要清除 bit n： 

val = data_reg;
val = val & ~(1<<n);
data_reg = val;

** （2）set-and-clear protocol：**

set_reg, clr_reg, data_reg 三个寄存器对应的是同一个物理寄存器

          a) 要设置 bit n：set_reg = (1<<n);

          b) 要清除 bit n:   clr_reg = (1<<n);

三、具体单板的 GPIO 操作方法

1.IMX6ULL 的 GPIO 操作方法

2. IMX6ULL 的 GPIO 模块结构

    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

（1）CCM 用于设置是否向 GPIO 模块提供时钟

    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：

00：该 GPIO 模块全程被关闭

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

10：保留

11：该 GPIO 模块全程使能

**GPIO2 时钟控制： **

** GPIO1、GPIO5 时钟控制：**

** GPIO3 时钟控制：**

**GPIO4 时钟控制： **

（2）IOMUXC：引脚的模式(Mode、功能)

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：**

    a) IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_ <PADNAME>：Mux pad xxx，选择某个 pad 的功能

    b) 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)

** 2）设置上下拉电阻等参数**

a) IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_<PAD_NAME>：pad pad xxx，设置某个 pad 的参数

b) IOMUXC_SW_PAD_CTL_GRP_<GROUP NAME>：pad grp xxx，设置某组引脚的参数

3.GPIO 模块内部

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

（2）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 

（3） 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

4.读 GPIO

（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，

（2）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）

6.写 GPIO

（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

（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。

三、基于IMX6ULL的LED寄存器操作

1.先看原理图原理图

    打开原理图，搜“LED”，如下图所示：

    用到了GPIO5中的第3个引脚 ，要想点亮LED,我们需要将GPIO输出低电平

2.再看芯片手册：使能GPIO5

    GPIO5_3属于GPIO5里的第3个引脚。

    怎么使能GPIO5？对于IMX6ULL，GPIO5默认使能，无需设置。

    CCM_CCGR1地址：**0x020C4000 + 0x6C**

3.再看芯片手册：设置GPIO5_3为GPIO

IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3地址：0x02290000 + 0x14

4.再看芯片手册：设置GPIO5_3为输出

GPIO5_GDIR地址：0x020AC004

四、框架图

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