Tiny6410学习笔记1——GPIO

GPIO硬件介绍

GPIO（General Purpose I/O Ports)意为通用输入输出端口，也就是一些引脚，通过它们输出高低电平或者通过它们读入引脚的状态——高电平还是低电平。
在S3C6410芯片中，包含187个引脚，有17个端口，分别是GPA，GPB，…，GPQ。可以通过设置寄存器来确定某个引脚是用于输入、输出还是其他特殊功能。

通过寄存器来操作GPIO引脚

既然一个引脚可以用于输入、输出和其他功能，那么一定有寄存器用来选择这些功能；对于输入，一定可以通过读取某个寄存器的值来确定引脚是高电平还是低电平；对于输出，则可以通过将高低电平写入某个寄存器实现。
在S3C6410中，每个端口有GP*CON,GP*DAT,GP*PUD,GP*CONSLP,GP*PUDSLP四种寄存器（PS：在GPK中，有GPKCON0和GPKCON1两组，有的可能只有四种中的几个，详见用户手册)。

GP*CON

即configuration，用于配置该端口中每个引脚的功能。如果当前位被用于输出，则可以在DAT寄存器中对应位写入0或1使得该引脚输出低或高电平；如果当前位被用作输入，此时DAT无用。

GP*DAT

该寄存器用于读写引脚：如果当前引脚被用于输出，则可以在DAT寄存器中对应位写入值使得该引脚输出低或高电平；如果当前引脚被用作输入，此时DAT无用。

GP*PUD

Reserved.

GP*CONSLP

Reserved.

GP*PUDSLP

Reserved.

一个简单的实验

电路图：参照原理图：

可以看出，四个LED分别是GPK4，GPK5，GPK6，GPK7。
再通过芯片手册不难查处GPK中各种寄存器对应的物理地址。
实验代码部分：
首先是汇编部分，对开发板进行一些预处理：

// 启动代码
.global _start

_start:

    // 把外设的基地址告诉CPU
    ldr r0, =0x70000000                     //对于6410来说,内存(0x00000000～0x60000000),外设(0x70000000-0x7fffffff)
    orr r0, r0, #0x13                       //外设大小:256M
    mcr p15,0,r0,c15,c2,4                   //把r0的值(包括了外设基地址+外设大小)写给cpu

    // 关看门狗
    ldr r0, =0x7E004000
    mov r1, #0
    str r1, [r0] 

    // 设置栈
    ldr sp, =0x0c002000

    // 调用C函数点灯
    bl main

halt:
    b halt  

然后是c语言的功能代码：

int main()
{
    // 配置引脚
    volatile unsigned long *gpkcon0 = (volatile unsigned long *)0x7F008800;
    volatile unsigned long *gpkdat = (volatile unsigned long *)0x7F008808;

    *gpkcon0 = 0x11110000;
    *gpkdat = 0x10;  //GPK占16位，但由于LED只用到了GPKCON0，即前八位，故这里只有前八位
    return 0;
}

最后是Makefile：

led.bin: start.o main.o
    arm-linux-ld -Ttext 0x50000000 -o led.elf $^
    arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin
    arm-linux-objdump -D led.elf > led_elf.dis
%.o : %.S
    arm-linux-gcc -o $@ $< -c

%.o : %.c
    arm-linux-gcc -o $@ $< -c 

clean:
    rm *.o *.elf *.bin *.dis  -rf

不同CPU有不同的内存起始地址，S3C6410是0x50000000。
$^表示所有的依赖项;
$<表示第一个依赖项；
$@表示目标项。

编译完成后，采用工具将bin文件下载开发板，运行即可。关于下载运行工具，在我的另一篇文章中有详细叙述。 tiny6410无法使用usb下载功能的解决办法

总结

至此，一个最简单的GPIO实验完成。主要学习了两点：嵌入式开发的基本步骤；软件控制硬件的原理和流程。

关于Nand Flash和Nor Flash的科普

如果拿计算机来对比的话，Nand Flash相当于是硬盘，上电后，CPU会将Nand Flash里的代码读入到RAM中进行执行。而Nor Flash则是在开发板上电后，通过工具直接烧到RAM中，然后运行。手中目前用的是韦东山老师的教材，韦老师的提议是全都先烧到Nand Flash中，再执行，因为Nor Flash只能想内存一样被读取，而不能被写入。然而在友善之臂工程师编写的教材中，全用的Nor Flash，理由是不损坏Nand Flash中存的数据。各有所爱，笔者倾向第二种。