arm中GPIO巨集的分析

linux核心標頭檔案中關於s3c2410 gpio的巨集

一、gpio暫存器定義

1．#define gpcon(x) __reg2(0x56000000, (x) * 0x10)

這句是定義2410的gpio的控制暫存器，注意：__reg2的引數是暫存器的實體地址，這個實體地址經_reg2巨集轉換為虛擬位址，對照2410的手冊可以得到一下對應關係：

gpcon（1）－－－－－－ port a 0x56000000

gpcon（2）－－－－－－ port b 0x56000010

gpcon（3）－－－－－－ port c 0x56000020

. . . .

gpcon（8）－－－－－－ port h 0x56000070

2．#define gpdat(x) __reg2(0x56000004, (x) * 0x10)

這句是定義2410的gpio的資料暫存器，定義方法同gpcon巨集。

gpdat（1）－－－－－－ port a 0x56000004

gpdat（2）－－－－－－ port b 0x56000014

gpdat（3）－－－－－－ port c 0x56000024

. . . .

gpdat（8）－－－－－－ port h 0x56000074

3．#define gpup(x) __reg2(0x56000008, (x) * 0x10)

這句是定義2410的gpio的上拉電阻遮蔽/啟用暫存器，定義方法同gpcon巨集。

gpup（1）－－－－－－ port a 0x56000008

gpup（2）－－－－－－ port b 0x56000018

gpup（3）－－－－－－ port c 0x56000028

. . . .

gpup（8）－－－－－－ port h 0x56000078

二、gpio埠號定義

以gpio_g12來說明在核心標頭檔案$(kernel_include)/asm-arm/arch/s3c2410.h中是如何來定義io port的埠號的。定義gpio埠主要涉及到以下幾個巨集：

#define make_gpio_num(p, o) ( (p

(o #define gpio_g12 make_gpio_num(portg_ofs, 12)

gpio_port_shiftt值為8，代表gpio組號在整個gpio埠號（如gpio_g12）欄位中的位移

gpio_ofs_shift值為0，代表gpio組內偏移號在整個gpio埠號（如gpio_g12）欄位中的位移

s3c2410有117個多功能input/output port pins。分為以下八組：

— port a (gpa): 23-output port #define porta_ofs 0

— port b (gpb): 11-input/output port #define portb_ofs 1

— port c (gpc): 16-input/output port #define portc_ofs 2

— port d (gpd): 16-input/output port #define portd_ofs 3

— port e (gpe): 16-input/output port #define porte_ofs 4

— port f (gpf): 8-input/output port #define portf_ofs 5

— port g (gpg): 16-input/output port #define portg_ofs 6

— port h (gph): 11-input/output port #define porth_ofs 7

gpg12屬於g組，組內偏移為12，從上述兩個巨集定義中，我們可以很清楚地看出gpio_g12結構：

圖1 gpio埠號結構圖

埠一共有8組，從上面的巨集定義可以看出，埠組號p的範圍：0～7。而組內偏移各組不盡相同，port a有23個輸出口，因此它的組內偏移o為0～22，port g有16個io口，它的組內偏移o為0～15，其他組的gpio以此類推。

三、write_gpio_bit(x,v)巨集分析

write_gpio_bit巨集傳入兩個引數，第乙個為gpio埠號，如gpio_g12；第二個引數為1或0，為相應io口設定高電平或低電平輸出。具體巨集展開如下：

#define write_gpio_bit(x, v) / ()

grab_port巨集的引數是gpio埠號，功能是從gpio埠號中解析出組號，具體定義如下：

#define grab_port(x) (((x) & gpio_port_mask) >> gpio_port_shiftt)

其中gpio_port_mask是組號的掩碼，值為0x0000ff00,從圖1中也可看出。

grab_ofs巨集和grab_port類似，它的功能是從gpio埠號中解析出組內偏移：

#define grab_ofs(x) (((x) & gpio_ofs_mask) >> gpio_ofs_shift)

其中偏移值掩碼gpio_ofs_mask＝0x000000ff。

現在我們結合上述說明來分析write_gpio_bit(gpio_g12,1)這條語句：由gpio_g12的巨集定義可計算出其值為0x0000060c，grab_port（gpio_g12）解析得到所操作的io屬於g組，組號為6；grab_ofs（gpio_g12）解析得到此io口為g組的第12個引腳（從0開始算起），為gpg12，表示式值為12。則write_gpio_bit(gpio_g12,1)等價於下面兩條語句：

gpdat(6) &= ~(0x112); //gpgdat暫存器第12位清零

gpdat(6) | = 112; // 向gpgdat暫存器第12位寫入『1』

到此，我們知道了write_gpio_bit(gpio_g12,1)這條語句是將gpg12這個引腳拉成高電平。

四、set_gpio_ctrl(x)巨集分析

#define set_gpio_ctrl(x) /

({ gpcon(grab_port((x))) &= ~(0x3

gpcon(grab_port(x)) |= (grab_mode(x)

gpup(grab_port((x))) &= ~(1

gpup(grab_port((x))) |= (grab_pullup((x))

完成了對write_gpio_bit巨集的分析，現在來看set_gpio_ctrl就很簡單了！在它的巨集展開中只多了grab_mode(x)和 grab_pullup(x)分別表示從引數x中解析出io口的模式和使能/遮蔽此埠的上拉電阻。值得注意的是set_gpio_ctrl的引數x不僅僅表示gpio埠號，其高16位還帶有模式狀態和上拉電阻控制資訊，引數x的結構如下圖：

圖2 set_gpio_ctrl的引數字段結構圖

低16位即為前面所述的gpio的埠號，高16位中的r欄位用來遮蔽/使能io口的上拉電阻功能。r＝0，上拉電阻使能；r＝1，上拉電阻失效。m欄位用來設定io口的工作模式，m＝0，io口為輸入埠；m＝1，io口為輸出埠；m＝2，可選功能1；m＝3，可選功能2。

set_gpio_ctrl巨集就是通過寫相應gpio所在組的gpxcon（x為a～h）的相應位來設定io口模式（gpacon每乙個位控制乙個io口，而gpbcon～gphcon都是兩個位控制乙個io口的模式），通過寫gpxup（x為a～h）來決定是否啟用上拉電阻。典型的set_gpio_ctrl呼叫方式如下：

set_gpio_ctrl(gpio_mode_out | gpio_pullup_dis | gpio_g12);

這條語句是將gpg12設定成輸出模式，並且不使用埠的上拉電阻。

五、結束

以上主要結合《s3c2410x 32-bit risc microprocessor user's manual》分析了$(linux_kernel_include)/asm-arm/arch/s3c2410.h中所定義的對2410gpio進行操作的幾個巨集，除了文中提及的幾個巨集，除此還有read_gpio_bit(x)、read_gpio_reg(x) 、write_gpio_reg(x, v)等，實現方法和上述類似，在此不再一一贅述！

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