浅析ARM GPIO地址转换

目录：

1 S3c2410_gpio_setpin作用以及源码

2 在内核中队部分代码进行深入跟踪

3 ARM的IO内存映射计算及分析

4 一些琐碎的话

 

1  S3c2410_gpio_setpin作用以及源码

 

该函数根据传入的参数设这GPIO的数据输出。源码如下

void s3c2410_gpio_setpin(unsigned int pin, unsigned int to)

{

       void __iomem *base = S3C24XX_GPIO_BASE(pin);

       unsigned long offs = S3C2410_GPIO_OFFSET(pin);

       unsigned long flags;

       unsigned long dat;

 

       local_irq_save(flags);

 

       dat = __raw_readl(base + 0x04);

       dat &= ~(1<< offs);

       dat |= to << offs;

       __raw_writel(dat, base + 0x04);

 

       local_irq_restore(flags);

}

 

EXPORT_SYMBOL(s3c2410_gpio_setpin);

 

 

2  在内核中队部分代码进行深入跟踪

 

S3C24XX_GPIO_BASE的定义如下

#define S3C24XX_GPIO_BASE(x)  S3C2400_GPIO_BASE(x)

#define S3C2400_GPIO_BASE(pin)   (pin < S3C2410_GPIO_BANKC ? \

                                 S3C2400_BASEA2B(pin)+S3C24XX_VA_GPIO : \

                                 S3C2400_BASEC2H(pin)+S3C24XX_VA_GPIO)

 

#define S3C2410_GPIO_BANKC   (32*2)

#define S3C2400_BASEA2B(pin)     ((((pin) & ~31) >> 2))

#define S3C2400_BASEC2H(pin)     ((S3C2400_BANKNUM(pin) * 10) + \

                                 (2 * (S3C2400_BANKNUM(pin)-2)))

 

#define S3C2400_BANKNUM(pin)     (((pin) & ~31) / 32)

 

#define S3C24XX_VA_GPIO         ((S3C24XX_PA_GPIO-S3C24XX_PA_UART)+S3C24XX_VA_UART)

 

#define S3C24XX_PA_GPIO     S3C2410_PA_GPIO

 

#define S3C2410_PA_GPIO     (0x56000000)

 

#define S3C2410_PA_UART    (0x50000000)

 

#define S3C24XX_VA_UART         S3C_VA_UART

 

#define S3C_VA_UART  S3C_ADDR(0x01000000)      /* UART */

 

 

#ifndef __ASSEMBLY__

#define S3C_ADDR(x)    ((void __iomem __force *)S3C_ADDR_BASE + (x))

#else

#define S3C_ADDR(x)    (S3C_ADDR_BASE + (x))

#endif

 

#define S3C_ADDR_BASE   (0xF4000000)

以上就是用cscope跟踪内核代码的结果。

 

 

3  ARM的IO内存映射计算及分析

UART映射后的虚拟地址是0xF4000000＋0x01000000，而物理地址GPIO＝0x56000000 UART=0x50000000,void __iomem *base = S3C24XX_GPIO_BASE(pin)中的base是通过UART的虚拟地址加上GPIO和UART 的差，进而计算出GPIO的虚拟地址S3C24XX_VA_GPIO＝((S3C24XX_PA_GPIO - S3C24XX_PA_UART)+S3C24XX_VA_UART=0x56000000-0x50000000+S3C24XX_VA_UART=0x060000000+(0xf4000000+0x01000000)=0xfb000000,

所以A组GPIO的基地址为 0xfb000000 B组的基地址为：0xfb000000+(0b100000>>1)=0xfb000010 ,即 S3C24XX_GPIO_BASE=0xfb000010，C组基地址为 2＊10＋2＊（2－2）＋0xfb000000=0b10100+0xfb000000=0x14+0xfb000000=0xfb000014,DEFGH这些组可以类推，如D组比C组基地址大12，E组比D组基地址大12……

 S3C2410_GPIO_OFFSET的定义如下：

#define S3C2410_GPIO_OFFSET(pin) ((pin) & 31)

可知GPB（5）的偏移量就是5对应GPBCON   的第五位，对应控制断口的第五位。

而在硬件手册上找到ARM920T的GPIO物理地址：

GPACON 0x56000000    GPADAT 0x56000004     Ox56000008 0x5600000c 这两个地址保留

PGBCON 0x56000010    GPBDAT 0x56000014     GPBUP 0x56000018 Reserved 0x5600001c

PGCCON 0x56000020    GPCDAT 0x56000024     GPCUP 0x56000028 Reserved 0x5600002c     

由此可知道S3C24XX_GPIO_BASE=0xfb000010就是GPBCON的地址，S3C24XX_GPIO_BASE＋0x04=（base+0x04）就是GPBDAT的地址，所以下面语句就是向从GPBDAT读数据到dat，经过修改之后（根据穿过来的参数，设置对应位，这里是GPB（5），也就是修改GPBDAT中的第五位）再次写入GPBDAT

       dat = __raw_readl(base + 0x04);

       dat &= ~(1<< offs);

       dat |= to << offs;

       __raw_writel(dat, base + 0x04);

       以上IO物理地址映射为虚拟地址的过程就是ARM IO 地址映射的过程

local_irq_save(flags);是关中断

local_irq_restore(flags);是开中断

 

 

4  一些琐碎的话

在Documents/arm/s3c24xx中有关于s3c24xxcpu的一些文档，很好，可以看看。比如有关gpio的文档。

GPIO 在使用的时候首先是对所有的GPIO 进行了分类A B C D E F G H J 这几大类，每一类都有32个GPIO,

在逻辑上对他们进行了地址的规划，地址是从0（还是1？有待细看）一直到32*9 这么多地址，

这些地址进而又与虚拟地址相对应，linux中端口的地址都是把对应的物理地址加一个偏移量形成了物理地址，

这个偏移量从0xf4000000 开始的，然后再以0xf4000000为基地址进行映射（那些编号就是相对从0xf4000000开始映射的GPIO地址的偏移地址）。这样就从CPU引脚的物理地址变换成了虚拟地址。