嵌入式Linux之MX6ULL裸机例程

1. STM32与LMX6ULL GPIO对比

STM32 GPIO流程

使用库函数来初始化 STM32 的一个 IO 为输出功能步骤：
①、使能指定 GPIO 的时钟。
②、初始化 GPIO，比如输出功能、上拉、速度等等。
③、 STM32 有的 IO 可以作为其它外设引脚，也就是 IO 复用，如果要将 IO 作为其它外设
引脚使用的话就需要设置 IO 的复用功能。
④、最后设置 GPIO 输出高电平或者低电平。

LMX6U GPIO流程

①、使能 GPIO 对应的时钟。
②、设置寄存器 IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_XX_XX，设置 IO 的复用功能，使其复用
为 GPIO 功能。
③、设置寄存器 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_XX_XX，设置 IO 的上下拉、速度等等。
④、第②步已经将 IO 复用为了 GPIO 功能，所以需要配置 GPIO，设置输入/输出、是否使
用中断、默认输出电平等。

2. LMX6U IO命名

LMX6U的GPIO是根据IO所拥有的的功能来命名的。命名形式是“IOMUXC_SW_MUC_CTL_PAD_XX_XX”，后面的“XX_XX”就是 GPIO 命名。

3. LMX6U IO复用

可以从用户手册中查询到寄存器地址为0x020E005C，Bit0_{Bit3设置GPIO的复用功能。由图可知，一共可以复用为ALT0}ALT8 9种功能IO。

4. LMX6U IO配置

用于配置IO复用功能：　　IOMUXC_SW_MUX _CTL_PAD_XXXX_XXXX

用于配置IO的属性：　IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_XXXX_XXXX
寄存器地址为 0X020E02E8。这也是个 32 位寄存器，但是只用到了其中的低 17 位。具体引脚配置功能可以详查《LMX6UL参考手册》。
GPIO的配置主要包括速度、驱动能力、压摆率设置设置。

5. LMX6U GPIO配置

IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_XX_XX 和 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_XX_XX 这两种寄存器都是配置 IO 的，注意是 IO！不是 GPIO， GPIO 是一个 IO 众多复用功能中的一种。比如 GPIO1_IO00 这个 IO 可以复用为： I2C2_SCL、 GPT1_CAPTURE1、 ANATOP_OTG1_ID、ENET1_REF_CLK 、 MQS_RIGHT 、 GPIO1_IO00 、 ENET1_1588_EVENT0_IN 、SRC_SYSTEM_RESET 和 WDOG3_WDOG_B 这 9 个功能， GPIO1_IO00 是其中的一种。
　　我们想要把 GPIO1_IO00 用作哪个外设就复用为哪个外设功能即可。如果我们要用 GPIO1_IO00 来
点个灯、作为按键输入啥的就是使用其 GPIO(通用输入输出)的功能。将其复用为 GPIO 以后还
需要对其 GPIO 的功能进行配置，关于 I.MX6U 的 GPIO 请参考《IMX6UL 参考手册》的第 26
章“Chapter 26 General Purpose Input/Ouput(GPIO)”， GPIO 结构如图 8.1.5.1 所示：

当 IO 用作 GPIO 的时候需要设置的寄存器，I.MX6U 一共有GPIO1~GPIO5 共五组 GPIO，每组 GPIO 都有这 8 个寄存器：
DR（数据寄存器）：当 GPIO 被配置为输出功能以后，向指定的位写入数据那么相应的 IO 就会输出相
应的高低电平
GDIR（方向寄存器）：设置某个 IO 的工作方向，是输入还是输出
PSR（状态寄存器）：读取相应的位即可获取对应的 GPIO 的状
态，也就是 GPIO 的高低电平值。
ICR1、 ICR2（中断控制寄存器）：配置中断的触发方式

EDGE_SEL
IMR（中断屏蔽寄存器）： IMR 寄存器用来控制 GPIO 的中断禁止和使能
ISR（中断状态寄存器）：通过读取 ISR 寄存器来判断 GPIO 中断是否发生，类似于中断标志位。当我们处理完中断以后，必须清除中断标志位。

6. LMX6U GPIO时钟使能

CMM 有 CCM_CCGR0~CCM_CCGR6 这 7 个寄存器，这 7 个寄存器控制着 I.MX6U 的所有外设时钟开关，我们以 CCM_CCGR0 为例来看一下如何禁止或使能一个外设的时钟， CCM_CCGR0 结构体如图 8.1.6.1 所示：

CCM_CCGR0 是个 32 为寄存器，其中每 2 位控制一个外设的时钟，比如 bit31:30 控制着
GPIO2 的外设时钟，两个位就有 4 中操作方式

CCM_CCGR0~CCM_CCGR6 这 7 个寄存器操作都是类似的，只是不同的寄存器对应不同的外
设时钟而已。

7. LED点亮实验程序

1、使能 GPIO1 时钟
GPIO1 的时钟由 CCM_CCGR1 的 bit27 和 bit26 这两个位控制，将这两个位都设置位 11 即可。本教程所有例程已经将 I.MX6U 的所有外设时钟都已经打开了，因此这一步可以不用做。
2、设置 GPIO1_IO03 的复用功能
找到 GPIO1_IO03 的复用寄存器“IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03”的地址为0X020E0068，然后设置此寄存器，将 GPIO1_IO03 这个 IO 复用为 GPIO 功能，也就是 ALT5。
3、配置 GPIO1_IO03
找到 GPIO1_IO03 的配置寄存器“IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03”的地址为0X020E02F4，根据实际使用情况，配置此寄存器。
4、设置 GPIO
我们已经将 GPIO1_IO03 复用为了 GPIO 功能，所以我们需要配置 GPIO。找到 GPIO3 对应的 GPIO 组寄存器地址，在《IMX6ULL 参考手册》

本实验中 GPIO1_IO03 是作为输出功能的，因此 GPIO1_GDIR 的 bit3 要设置为 1，表示输出。
5、控制 GPIO 的输出电平
经过前面几步， GPIO1_IO03 已经配置好了，只需要向 GPIO1_DR 寄存器的 bit3 写入 0 即可控制 GPIO1_IO03 输出低电平，打开 LED，向 bit3 写入 1 可控制 GPIO1_IO03 输出高电平，关闭 LED。

8. LED点亮汇编源码

.global _start  /* 全局标号 */

/*
 * 描述：	_start函数，程序从此函数开始执行此函数完成时钟使能、
 *		  GPIO初始化、最终控制GPIO输出低电平来点亮LED灯。
 */
_start:
	/* 例程代码 */
	/* 1、使能所有时钟 */
	ldr r0, =0X020C4068 	/* CCGR0 */
	ldr r1, =0XFFFFFFFF  
	str r1, [r0]		
	
	ldr r0, =0X020C406C  	/* CCGR1 */
	str r1, [r0]

	ldr r0, =0X020C4070  	/* CCGR2 */
	str r1, [r0]
	
	ldr r0, =0X020C4074  	/* CCGR3 */
	str r1, [r0]
	
	ldr r0, =0X020C4078  	/* CCGR4 */
	str r1, [r0]
	
	ldr r0, =0X020C407C  	/* CCGR5 */
	str r1, [r0]
	
	ldr r0, =0X020C4080  	/* CCGR6 */
	str r1, [r0]
	

	/* 2、设置GPIO1_IO03复用为GPIO1_IO03 */
	ldr r0, =0X020E0068	/* 将寄存器SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE加载到r0中 */
	ldr r1, =0X5		/* 设置寄存器SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE的MUX_MODE为5 */
	str r1,[r0]

	/* 3、配置GPIO1_IO03的IO属性	
	 *bit 16:0 HYS关闭
	 *bit [15:14]: 00 默认下拉
     *bit [13]: 0 kepper功能
     *bit [12]: 1 pull/keeper使能
     *bit [11]: 0 关闭开路输出
     *bit [7:6]: 10 速度100Mhz
     *bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力
     *bit [0]: 0 低转换率
     */
    ldr r0, =0X020E02F4	/*寄存器SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE */
    ldr r1, =0X10B0
    str r1,[r0]

	/* 4、设置GPIO1_IO03为输出 */
    ldr r0, =0X0209C004	/*寄存器GPIO1_GDIR */
    ldr r1, =0X0000008		
    str r1,[r0]

	/* 5、打开LED0
	 * 设置GPIO1_IO03输出低电平
	 */
	ldr r0, =0X0209C000	/*寄存器GPIO1_DR */
   ldr r1, =0		
   str r1,[r0]

/*
 * 描述：	loop死循环
 */
loop:
	b loop 				

9. LED点亮C语言方式

在开始部分用汇编来初始化一下 C 语言环境，比如初始化 DDR、设置堆栈指针 SP 等等，之后可以进入 C 语言环境，也就是运行 C 语言代码，一般都是进入 main 函数。所以我们有两部分文件要做：

①、汇编文件
汇编文件只是用来完成 C 语言环境搭建。

.global _start  		/* 全局标号 */

/*
 * 描述：	_start函数，程序从此函数开始执行，此函数主要功能是设置C
 *		 运行环境。
 */
_start:

	/* 进入SVC模式 */
	mrs r0, cpsr
	bic r0, r0, #0x1f 	/* 将r0寄存器中的低5位清零，也就是cpsr的M0~M4 	*/
	orr r0, r0, #0x13 	/* r0或上0x13,表示使用SVC模式					*/
	msr cpsr, r0		/* 将r0 的数据写入到cpsr_c中 					*/

	ldr sp, =0X80200000	/* 设置栈指针	 SVC 模式下的 SP 指针=0X80200000		 */
	b main				/* 跳转到main函数 		 */

I.MX6U-ALPHA 开发 板 上 的 DDR3 地 址 范 围 是 0X80000000~0XA0000000(512MB) 或者0X80000000~0X90000000(256MB)，不管是 512MB 版本还是 256MB 版本的，其 DDR3 起始地址都是0X80000000。由于 Cortex-A7 的堆栈是向下增长的，所以将 SP 指针设置为 0X80200000，因此 SVC 模式的栈大小 0X80200000-0X80000000=0X200000=2MB
②、 C 语言文件
C 语言文件就是完成我们的业务层代码的，其实就是我们实际例程要完成的功能。

#ifndef __MAIN_H
#define __MAIN_H

/* 
 * CCM相关寄存器地址 
 */
#define CCM_CCGR0 			*((volatile unsigned int *)0X020C4068)
#define CCM_CCGR1 			*((volatile unsigned int *)0X020C406C)

#define CCM_CCGR2 			*((volatile unsigned int *)0X020C4070)
#define CCM_CCGR3 			*((volatile unsigned int *)0X020C4074)
#define CCM_CCGR4 			*((volatile unsigned int *)0X020C4078)
#define CCM_CCGR5 			*((volatile unsigned int *)0X020C407C)
#define CCM_CCGR6 			*((volatile unsigned int *)0X020C4080)

/* 
 * IOMUX相关寄存器地址 
 */
#define SW_MUX_GPIO1_IO03 	*((volatile unsigned int *)0X020E0068)
#define SW_PAD_GPIO1_IO03 	*((volatile unsigned int *)0X020E02F4)

/* 
 * GPIO1相关寄存器地址 
 */
#define GPIO1_DR 			*((volatile unsigned int *)0X0209C000)
#define GPIO1_GDIR 			*((volatile unsigned int *)0X0209C004)
#define GPIO1_PSR 			*((volatile unsigned int *)0X0209C008)
#define GPIO1_ICR1 			*((volatile unsigned int *)0X0209C00C)
#define GPIO1_ICR2 			*((volatile unsigned int *)0X0209C010)
#define GPIO1_IMR 			*((volatile unsigned int *)0X0209C014)
#define GPIO1_ISR 			*((volatile unsigned int *)0X0209C018)
#define GPIO1_EDGE_SEL 		*((volatile unsigned int *)0X0209C01C)

#endif

#include "main.h"

/*
 * @description	: 使能I.MX6U所有外设时钟
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
void clk_enable(void)
{
	CCM_CCGR0 = 0xffffffff;
	CCM_CCGR1 = 0xffffffff;
	CCM_CCGR2 = 0xffffffff;
	CCM_CCGR3 = 0xffffffff;
	CCM_CCGR4 = 0xffffffff;
	CCM_CCGR5 = 0xffffffff;
	CCM_CCGR6 = 0xffffffff;
}

/*
 * @description	: 初始化LED对应的GPIO
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
void led_init(void)
{
	/* 1、初始化IO复用 */
	SW_MUX_GPIO1_IO03 = 0x5;	/* 复用为GPIO1_IO03 */

	/* 2、、配置GPIO1_IO03的IO属性	
	 *bit 16:0 HYS关闭
	 *bit [15:14]: 00 默认下拉
     *bit [13]: 0 kepper功能
     *bit [12]: 1 pull/keeper使能
     *bit [11]: 0 关闭开路输出
     *bit [7:6]: 10 速度100Mhz
     *bit [5:3]: 110 R0/6驱动能力
     *bit [0]: 0 低转换率
     */
	SW_PAD_GPIO1_IO03 = 0X10B0;		

	/* 3、初始化GPIO */
	GPIO1_GDIR = 0X0000008;	/* GPIO1_IO03设置为输出 */

	/* 4、设置GPIO1_IO03输出低电平，打开LED0 */
	GPIO1_DR = 0X0;
}

/*
 * @description	: 打开LED灯
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
void led_on(void)
{
	/* 
	 * 将GPIO1_DR的bit3清零	 
	 */
	GPIO1_DR &= ~(1<<3); 
}

/*
 * @description	: 关闭LED灯
 * @param 		: 无
 * @return 		: 无
 */
void led_off(void)
{
	/*    
	 * 将GPIO1_DR的bit3置1
	 */
	GPIO1_DR |= (1<<3);
}

/*
 * @description	: 短时间延时函数
 * @param - n	: 要延时循环次数(空操作循环次数，模式延时)
 * @return 		: 无
 */
void delay_short(volatile unsigned int n)
{
	while(n--){}
}

/*
 * @description	: 延时函数,在396Mhz的主频下
 * 			  	  延时时间大约为1ms
 * @param - n	: 要延时的ms数
 * @return 		: 无
 */
void delay(volatile unsigned int n)
{
	while(n--)
	{
		delay_short(0x7ff);
	}
}

/*
 * @description	: mian函数
 * @param 	    : 无
 * @return 		: 无
 */
int main(void)
{
	clk_enable();		/* 使能所有的时钟		 	*/
	led_init();			/* 初始化led 			*/

	while(1)			/* 死循环 				*/
	{	
		led_off();		/* 关闭LED   			*/
		delay(500);		/* 延时大约500ms 		*/

		led_on();		/* 打开LED		 	*/
		delay(500);		/* 延时大约500ms 		*/
	}

	return 0;
}

参考于正点原子阿尔法开发板参考资料