【裸机开发】按键输入实验
目录
一、硬件原理分析
二、寄存器分析
1、时钟源初始化
2、设置 IO 复用
3、初始化 IO 复用引脚（设置电气属性）
4、初始化GPIO
三、汇编代码（start.s）
四、公共头文件（imx6u.h）
四、C 代码编写
1、clk 模块（bsp_clk.c）
2、led 模块（bsp_led.c）
2、delay 模块（bsp_delay.c）
3、key 模块（bsp_key.c）
4、main.c
五、链接脚本（imx6u.lds）
六、Makefile 文件（测试工程的整体结构）
一、硬件原理分析
我们在《imx6ull 底板原理图》中找到按键 KEY 模块。R12 是一个上拉电阻，当按键 KEY0 没有按下时，KEY0 处于高电平；当按键KEY0 按下时，KEY0 接地，此时KEY0 将变为低电平。
接下来我们要去 核心板原理图上找 KEY0 连接的哪个引脚。我们发现是和 UART1_CTS 这个引脚相连。
二、寄存器分析
1、时钟源初始化
这里就不再赘述，可以参考：时钟源初始化
2、设置 IO 复用
按键属于 IO 的范畴，既然和 IO 有关，那我们就要去找第32章的 IOMUX（IO复用选择器）。根据之前的习惯，我们要找和 UART1_CTS 相关的复用寄存器。
IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_CTS_B 就是我们要找的寄存器了。UART1_CTS 似乎可以复用为很多功能，我们选择的是复用为 GPIO1_IO18 功能。其他位不变，低四位设为 0101。
寄存器: IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_CTS_B
基地址: 0x20E008C
初始化值: 0x5 # 低四位为0101，其他位不变
注意：
虽然找的是 UART，但不代表是复用为 UART功能，UART 是用于数据传输的；GPIO 只是简单控制某个设备的开关，或者读取某个设备的状态。
3、初始化 IO 复用引脚（设置电气属性）
接下来我们要初始化复用引脚，此时要找前缀为 IOMUXC_SW_PAD_xxx 而且和 UART 相关的寄存器。然后设置每一位。多数都和驱动LED时的设置一样。（初始化 IO 复用）
- 0：0
- 2-1：00
- 5-3：000 （这里要禁用输出，相当于用于输入）
- 7-6：10
- 10-8：000
- 11：0
- 12：1
- 13：1（选择 pull 功能）
- 15-14：11（按键 KEY0 默认是上拉状态）
- 16：0
- 31-17：剩余为 0
寄存器: IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_UART1_CTS_B
基地址: 0x20E0318
初始化值: 0xF080 
4、初始化GPIO
从“设置IO复用”部分我们可以知道，UART_CTS 可被复用为 GPIO1_IO18，因此我们需要去初始化 GPIO1_IO18 引脚，设置的方式和驱动LED使用的方式类似。
寄存器: GPIO1_GDIR
基地址: 0x209C004
初始值: GPIO1_GDIR &= ~(1 << 18) # 因为是GPIO1的第18个引脚设为输入，即第 18 bit应为0
寄存器: GPIO1_DR
基地址: 0x209C000
初始值:
- 低电平: GPIO1_DR &= ~(1 << 18)
- 高电平: GPIO1_DR |= (1 << 18)三、汇编代码（start.s）
汇编代码用于搭建C语言环境。关于汇编代码，可以参考之前驱动LED的汇编代码：汇编代码解析
四、公共头文件（imx6u.h）
公共头文件保存了要用到的寄存器的基地址。
#ifndef _IMX6U_H
#define _IMX6U_H
typedef unsigned int uint32_t;
/*
* 时钟相关寄存器地址
*/
#define CCM_CCGR0 *((volatile uint32_t*)0x20C4068)
#define CCM_CCGR1 *((volatile uint32_t*)0x20C406C)
#define CCM_CCGR2 *((volatile uint32_t*)0x20C4070)
#define CCM_CCGR3 *((volatile uint32_t*)0x20C4074)
#define CCM_CCGR4 *((volatile uint32_t*)0x20C4078)
#define CCM_CCGR5 *((volatile uint32_t*)0x20C407C)
#define CCM_CCGR6 *((volatile uint32_t*)0x20C4080)
/*
* IOMUX 相关寄存器地址
*/
#define IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 *((volatile uint32_t*)0x020E0068) // IO复用为 GPIO1_IO03
#define IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 *((volatile uint32_t*)0x020E02F4) // 设置复用引脚的电气属性
#define IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_CTS_B *((volatile uint32_t*)0x20E008C) // IO 复用为 GPIO1_IO18
#define IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_UART1_CTS_B *((volatile uint32_t*)0x20E0318) // 设置复用引脚的电气属性
/*
* 设置GPIO输出相关寄存器地址
*/
#define GPIO1_DR *((volatile uint32_t*)0x0209C000) // GPIO输出
#define GPIO1_GDIR *((volatile uint32_t*)0x0209C004) // 设置输入还是输出
#endif 四、C 代码编写
为了验证开关，我们加入之前的 led 代码，之前的 led 代码已经被封装好了，直接调用函数即可。我们的目的是通过开关控制灯的亮灭。
1、clk 模块（bsp_clk.c）
void clk_init()
{
CCM_CCGR0 = 0xffffffff;
CCM_CCGR1 = 0xffffffff;
CCM_CCGR2 = 0xffffffff;
CCM_CCGR3 = 0xffffffff;
CCM_CCGR4 = 0xffffffff;
CCM_CCGR5 = 0xffffffff;
CCM_CCGR6 = 0xffffffff;
}2、led 模块（bsp_led.c）
void led_init()
{
/* 1、设置IO复用为GPIO1_IO03 */
IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 = 0x5;
/* 2、初始化复用引脚，设置电气属性 */
IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03 = 0x10B0;
/* 3、初始化GPIO1 */
GPIO1_GDIR |= (1 << 3);
}
void led_on()
{
GPIO1_DR &= ~(1 << 3);
}
void led_off()
{
GPIO1_DR |= (1 << 3);
}
void switch_led(uint8_t status)
{
if (status == ON)
{
led_on();
}
else
{
led_off();
}
}2、delay 模块（bsp_delay.c）
void delay_short(volatile unsigned int n)
{
while(n--){}
}
void delay(volatile unsigned int n)
{
while(n--)
{
delay_short(0x7ff);
}
}3、key 模块（bsp_key.c）
void key_init()
{
/* 1、设置IO复用为GPIO1_IO03 */
IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_CTS_B = 0x5;
/* 2、初始化复用引脚，设置电气属性 */
IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_UART1_CTS_B = 0xF080;
/* 3、初始化GPIO1 */
GPIO1_GDIR &= ~(1 << 18);
}
unsigned char read_key()
{
unsigned char ret = 1;
if (((GPIO1_DR >> 18) & 0x01) == 0)
{
delay(10);
if (((GPIO1_DR >> 18) & 0x01) == 0)
{
ret = 0;
}
}
return ret;
}4、main.c
int main(void)
{
clk_init(); // 初始化时钟
led_init(); // 初始化LED
key_init(); // 初始化按键
led_on(); // LED 初始为亮
unsigned char status = OFF;
while (1)
{
if (read_key() == 0)
{
switch_led(status);
status = ON;
}
}
return 0;
}
五、链接脚本（imx6u.lds）
SECTIONS
{
. = 0x87800000;
.text :
{
obj/start.o
*(.text)
}
.rodata ALIGN(4) : { *(.rodata) }
.data ALIGN(4) : { *(.data) }
. = ALIGN(4);
__bss_start = . ;
.bss ALIGN(4) : { *(.bss) *(COMMON) }
__bss_end = . ;
}六、Makefile 文件（测试工程的整体结构）
测试工程的结构如下：
# ################################################################
# # 指定编译器、获取源文件、指定目标文件的生成位置
# ################################################################
# 编译器
TOOLCHAIN_PATH := /home/pigeon/workspace/arm-linux-gnueabihf/gcc-linaro-7.5.0-2019.12-x86_64_arm-linux-gnueabihf/bin
CC := $(TOOLCHAIN_PATH)/arm-linux-gnueabihf-gcc
LD := $(TOOLCHAIN_PATH)/arm-linux-gnueabihf-ld
OBJCOPY := $(TOOLCHAIN_PATH)/arm-linux-gnueabihf-objcopy
OBJDUMP := $(TOOLCHAIN_PATH)/arm-linux-gnueabihf-objdump
# 目标文件名
TARGET_NAME := key
OBJ_DIR := obj
# 引入头文件
INCLUDES := -Icommon -Ibsp
# 获取到一级子目录下的源文件
DIR1 := project
SOURCES += $(wildcard ${DIR1}/*.c ${DIR1}/*.s)
# 获取到二级子目录下的源文件
DIR2 := bsp
SUBDIRS = $(shell ls $(DIR2) -l | grep ^d | awk '{print $$9}')
SOURCES += $(foreach subdir,${SUBDIRS}, $(wildcard $(DIR2)/${subdir}/*.c))
# 创建 $(OBJ_DIR) 目录
$(shell \
if test -e $(OBJ_DIR); then \
rm -rf $(OBJ_DIR)/*; \
else \
mkdir -p $(OBJ_DIR); \
fi)
# 生成 .o 文件
define compile
OBJ = $(if $(findstring .c,$1), $(patsubst %.c,%.o,$1), $(patsubst %.s,%.o,$1))
NODIR_OBJ = $$(notdir $$(OBJ))
$$(shell $$(CC) -o $$(OBJ_DIR)/$$(NODIR_OBJ) -c $1 $$(INCLUDES))
OBJ_FILE += $$(OBJ_DIR)/$$(NODIR_OBJ)
endef
OBJ_FILE :=
$(foreach src_file, ${SOURCES}, $(eval $(call compile, $(src_file)))) # 遍历每一个源文件，同时生成对应的 .o 文件
# ################################################################
# # 编译生成目标文件、库文件/执行文件
# ################################################################
default:
$(LD) -Timx6u.lds -o $(OBJ_DIR)/$(TARGET_NAME).elf $(OBJ_FILE)
$(OBJCOPY) -O binary -S -g $(OBJ_DIR)/$(TARGET_NAME).elf $(OBJ_DIR)/$(TARGET_NAME).bin
$(OBJDUMP) -D $(OBJ_DIR)/$(TARGET_NAME).elf > $(OBJ_DIR)/$(TARGET_NAME).dis
# ################################################################
# # 伪目标/自定义函数
# ################################################################
.PHONY:clean
clean:
rm -rf ${OBJ_DIR}/*