LED驱动（原始架构）——STM32MP157
文章目录
- 硬件知识 LED 原理
- GPIO 引脚操作方法
-
- GPIO 模块一般结构
- GPIO 寄存器的一般操作
- STM32MP157的GPIO操作方法
-
- 先使能PLL4
- MPU、MCU共享GPIO模块
-
- 1. 在MPU上使能某个GPIO模块
- 2. 在MCU上使能某个GPIO模块
- GPIO模块
- 设置引脚工作模式：GPIO模式
- 对于输出引脚：设置输出类型
- 对于输出引脚：设置输出速度
- 对于输入/输出引脚：设置上下拉电阻
- 对于输入/输出引脚：读取引脚电平
- 对于输出引脚：设置引脚电平，方法1
- 对于输出引脚：设置引脚电平，方法2
- STM32MP157的LED操作方法
- STM32MP157点亮LED灯
-
- led_drv.c
- ledtest.c
- Makefile
- 编译测试
硬件知识 LED 原理
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 使用引脚输出 1.2V 点亮 LED，输出 0V 熄灭 LED。
- ④ 使用引脚输出 0V 点亮 LED，输出 1.2V 熄灭 LED。
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（如方式3和4）。
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：
GPIO 引脚操作方法
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 或串口或其他功能
- 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
GPIO 寄存器的一般操作
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 种操作方法：
- 直接读写：读出、修改对应位、写入
a) 要设置 bit n：
val = data_reg;
val = val | (1<<n);
data_reg = val;
b) 要清除 bit n：
val = data_reg;
val = val & ~(1<<n);
data_reg = val;
- 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);//这里的置1表示该位清零，硬件内部会操作
STM32MP157的GPIO操作方法
先使能PLL4
PLL4用于给各种外设提供时钟，最先要使能PLL4；
GPIO是低速设备，我们可以先不去设置PLL4的频率；仅仅使能即可
GPIO 外设的时钟来源各自不同，具体的可以从手册当中可以看到，其中 GPIOA-K 的时钟来源为 hclk4，GPIOZ 的时钟来源为 hclk5。因此为了使用 GPIO，我们需要使能锁相环和外设 GPIO 各自对应的时钟。设置 RCC_PLL4CR 使能 hclk4 使用的时钟
RCC_PLL4CR地址：0x50000000 + 0x894
还需要读取bit 1 ，查看PLL4是否使能
MPU、MCU共享GPIO模块
对于A7、M4而言，GPIO模块是公用的，寄存器的操作也是类似的
1. 在MPU上使能某个GPIO模块
2. 在MCU上使能某个GPIO模块
GPIO模块
GPIO引脚电路原理图：
对于 STM32MP157 来说,每一个 GPIO 端口有四个 32 位的配置寄存器（GPIOx_MODER, GPIOx_OTYPER, GPIOx_OSPEEDR 和 GPIOx_PUPDR），两个32 位的数据寄存器(GPIOx_IDR 和 GPIOx_ODR)，一个 32 位的设置/复位寄存器(GPIOx_BSRR)。此外，所有的 GPIO 都有一个 32 位的锁定寄存器（GPIOx_LCKR）和两个 32 位的多功能选择寄存器（GPIOx_AFRH andGPIOx_AFRL）。此外，还有 GPIO 外设时钟控制寄存器。
设置引脚工作模式：GPIO模式
对于输出引脚：设置输出类型
对于输出引脚：设置输出速度
输出速度越快越容易对其他外设造成影响
对于输入/输出引脚：设置上下拉电阻
对于输入/输出引脚：读取引脚电平
对于输出引脚：设置引脚电平，方法1
对于输出引脚：设置引脚电平，方法2
该方法部分芯片支持，需要阅读芯片手册
STM32MP157的LED操作方法
LED的操作主要分为两个部分：
- 查看开发板内部的LED原理图（引脚），GPIOA的基地址
- 查看开发板GPIO的操作方法
所以，打开原理图，该开发板提供两个LED模块
本次实验使用到的 GPIOA 和 GPIOG 的基地址
根据上一章中GPIO操作的方法，操作指定寄存器，完成指定功能
- 先使能PLL4：RCC_PLL4CR地址：0x50000000 + 0x894
- 使能GPIOA：RCC_MP_AHB4ENSETR地址：0x50000000 + 0xA28（或RCC_MC_AHB4ENSETR地址：0x50000000 + 0xAA8）
- 设置PA10，用作输出：GPIOA_MODER地址：0x50002000 + 0x00，设置bit[21:20]=0b01
- 设置PA10的输出电平：
- 方法一：读寄存、修改值、写回去(低效)：GPIOA_ODR地址： 0x50002000 + 0x14
- 方法二：直接写寄存器，一次操作即可，高效GPIOA_BSRR地址： 0x50002000 + 0x18
STM32MP157点亮LED灯
功能：
- 实现 led_open 函数，在里面初始化 LED 引脚。
- 实现 led_write 函数，在里面根据 APP 传来的值控制 LED。
led_drv.c
#include ledtest.c
#include \n" , argv[0]);
printf(" eg: %s /dev/myled on\n", argv[0]);
printf(" eg: %s /dev/myled off\n", argv[0]);
return -1;
}
// open
fd = open(argv[1], O_RDWR);
if (fd < 0)
{
printf("can not open %s\n", argv[0]);
return -1;
}
// write
if (strcmp(argv[2], "on") == 0)
{
status = 1;
}
write(fd, &status, 1);
return 0;
}
Makefile
# 1. 使用不同的开发板内核时, 一定要修改KERN_DIR
# 2. KERN_DIR中的内核要事先配置、编译, 为了能编译内核, 要先设置下列环境变量:
# 2.1 ARCH, 比如: export ARCH=arm64
# 2.2 CROSS_COMPILE, 比如: export CROSS_COMPILE=aarch64-linux-gnu-
# 2.3 PATH, 比如: export PATH=$PATH:/home/book/100ask_stm32mp157_pro-sdk/ToolChain/arm-buildroot-linux-gnueabihf_sdk-buildroot/bin
# 注意: 不同的开发板不同的编译器上述3个环境变量不一定相同,
# 请参考各开发板的高级用户使用手册
KERN_DIR = /home/book/100ask_stm32mp157_pro-sdk/Linux-5.4
all:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules
$(CROSS_COMPILE)gcc -o ledtest ledtest.c
clean:
make -C $(KERN_DIR) M=`pwd` modules clean
rm -rf modules.order
rm -f ledtest
obj-m += led_drv.o
makefile原理可以查看博文：驱动程序——字符设备驱动框架
编译测试
在Makefile文件目录下执行make指令，此时，目录下有编译好的内核模块hello_drv.ko和可执行程序hello_drv_test，移植到开发板上
insmod /mnt/led_drv.ko //挂载驱动程序
echo none > /sys/class/leds/heartbeat/trigger // 关闭心跳灯
./ledtest /dev/myled on // 点灯
./ledtest /dev/myled off