Linux頭文件中s3c2410 GPIO的宏

1．#define GPCON(x) __REG2(0x56000000, (x) * 0x10)

這句是定義2410的GPIO的控制寄存器，注意：__REG2的參數(shù)是寄存器的物理地址，這個物理地址經(jīng)_REG2宏轉(zhuǎn)換為虛擬地址，對照2410的手冊可以得到一下對應(yīng)關(guān)系：

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的數(shù)據(jù)寄存器，定義方法同GPCON宏。

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的上拉電阻屏蔽/激活寄存器，定義方法同GPCON宏。
GPUP（1） －－－－－－ PORT A 0x56000008
GPUP（2） －－－－－－ PORT B 0x56000018
GPUP（3） －－－－－－ PORT C 0x56000028
……
GPUP（8） －－－－－－ PORT H 0x56000078

二、GPIO端口號定義
以GPIO_G12來說明在內(nèi)核頭文件$(KERNEL_INCLUDE)/asm-arm/arch/s3c2410.h中是如何來定義IO port的端口號的。定義GPIO端口主要涉及到以下幾個宏：

#define MAKE_GPIO_NUM(p, o) ( (p << GPIO_PORT_SHIFTT) | (o << GPIO_OFS_SHIFT))
#define GPIO_G12 MAKE_GPIO_NUM(PORTG_OFS, 12)

GPIO_PORT_SHIFTT值為8，代表GPIO組號在整個GPIO端口號（如GPIO_G12）字段中的位移
GPIO_OFS_SHIFT值為0，代表GPIO組內(nèi)偏移號在整個GPIO端口號（如GPIO_G12）字段中的位移

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屬于G組，組內(nèi)偏移為12，從上述兩個宏定義中，我們可以很清楚地看出GPIO_G12結(jié)構(gòu)：

圖1 GPIO端口號結(jié)構(gòu)圖
端口一共有8組，從上面的宏定義可以看出，端口組號p的范圍：0～7。而組內(nèi)偏移各組不盡相同，Port A有23個輸出口，因此它的組內(nèi)偏移o為0～22，Port G有16個IO口，它的組內(nèi)偏移o為0～15，其他組的GPIO以此類推。

三、write_gpio_bit(x,v)宏分析
write_gpio_bit宏傳入兩個參數(shù)，第一個為GPIO端口號，如GPIO_G12；第二個參數(shù)為1或0，為相應(yīng)IO口設(shè)置高電平或低電平輸出。具體宏展開如下：

GRAB_PORT宏的參數(shù)是GPIO端口號，功能是從GPIO端口號中解析出組號，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宏和GRAB_PORT類似，它的功能是從GPIO端口號中解析出組內(nèi)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(xiàn)在我們結(jié)合上述說明來分析write_gpio_bit(GPIO_G12,1)這條語句：由GPIO_G12的宏定義可計算出其值為0x0000060C，GRAB_PORT（GPIO_G12）解析得到所操作的IO屬于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，表達式值為12。則write_gpio_bit(GPIO_G12,1)等價于下面兩條語句：

GPDAT(6) &= ~(0x1<<12); //GPGDAT寄存器第12位清零
GPDAT(6) | = 1<<12; // 向GPGDAT寄存器第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)宏分析完成了對write_gpio_bit宏的分析，現(xiàn)在來看set_gpio_ctrl就很簡單了！在它的宏展開中只多了GRAB_MODE(x)和 GRAB_PULLUP(x)分別表示從參數(shù)x中解析出IO口的模式和使能/屏蔽此端口的上拉電阻。值得注意的是set_gpio_ctrl的參數(shù)x不僅僅表示GPIO端口號，其高16位還帶有模式狀態(tài)和上拉電阻控制信息，參數(shù)x的結(jié)構(gòu)如下圖：

圖2 set_gpio_ctrl的參數(shù)字段結(jié)構(gòu)圖
低16位即為前面所述的GPIO的端口號，高16位中的R字段用來屏蔽/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字段用來設(shè)置IO口的工作模式，M＝0，IO口為輸入端口；M＝1，IO口為輸出端口；M＝2，可選功能1；M＝3，可選功能2。

set_gpio_ctrl宏就是通過寫相應(yīng)GPIO所在組的GPXCON（X為A～H）的相應(yīng)位來設(shè)置IO口模式（GPACON每一個位控制一個IO口，而GPBCON～GPHCON都是兩個位控制一個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調(diào)用方式如下：

set_gpio_ctrl(GPIO_MODE_OUT | GPIO_PULLUP_DIS | GPIO_G12);

這條語句是將GPG12設(shè)置成輸出模式，并且不使用端口的上拉電阻。

五、結(jié)束
以上主要結(jié)合《S3C2410X 32-BIT RISC MICROPROCESSOR USERS MANUAL》分析了$(LINUX_KERNEL_INCLUDE)/asm-arm/arch/s3c2410.h中所定義的對2410GPIO進行操作的幾個宏，除了文中提及的幾個宏，除此還有read_gpio_bit(x)、read_gpio_reg(x) 、write_gpio_reg(x, v)等，實現(xiàn)方法和上述類似，在此不再一一贅述！