FS2410開發(fā)板的S3C2410處理器具有117個多功能通用I/O（GPIO）端口管腳，包括GPIO8個端口組，分別為GPA（23個輸出端口）、GPB（11個輸入/輸出端口）、GPC（16個輸入/輸出端口）、GPD（16個輸入/輸出端口）、GPE（16個輸入/輸出端口）、GPF（8個輸入/輸出端口）、GPH（11個輸入/輸出端口）。根據(jù)各種系統(tǒng)設(shè)計的需求，通過軟件方法可以將這些端口配置成具有相應(yīng)功能（例如：外部中斷或數(shù)據(jù)總線）的端口。

為了控制這些端口，S3C2410處理器為每個端口組分別提供幾種相應(yīng)的控制寄存器。其中最常用的有端口配置寄存器（GPACON~GPHCON）和端口數(shù)據(jù)寄存器（GPADAT~GPHDAT）。因為大部分I/O管腳可以提供多種功能，通過配置寄存器（PnCON）設(shè)定每個管腳用于何種目的。數(shù)據(jù)寄存器的每位將對應(yīng)于某個管腳上的輸入或輸出。所以通過對數(shù)據(jù)寄存器（PnDAT）的位讀寫，可以進行對每個端口的輸入或輸出。

在此主要以發(fā)光二極管（LED）和蜂鳴器為例，討論GPIO設(shè)備的驅(qū)動程序。它們的硬件驅(qū)動電路的原理圖如圖11.4所示。

圖11.4LED（左）和蜂鳴器（右）的驅(qū)動電路原理圖

在圖11.4中，可知使用S3C2410處理器的通用I/O口GPF4、GPF5、GPF6和GPF7分別直接驅(qū)動LEDD12、D11、D10以及D9，而使用GPB0端口驅(qū)動蜂鳴器。4個LED分別在對應(yīng)端口（GPF4~GPF7）為低電平時發(fā)亮，而蜂鳴器在GPB0為高電平時發(fā)聲。這5個端口的數(shù)據(jù)流方向均為輸出。

在表11.15中，詳細描述了GPF的主要控制寄存器。GPB的相關(guān)寄存器的描述與此類似，具體可以參考S3C2410處理器數(shù)據(jù)手冊。

表11.15 GPF端口（GPF0-GPF7）的主要控制寄存器

寄存器

地址

R/W

功能

初始值

GPFCON

0x56000050

R/W

配置GPF端口組

0x0

GPFDAT

0x56000054

R/W

GPF端口的數(shù)據(jù)寄存器

未定義

GPFUP

0x56000058

R/W

GPF端口的取消上拉寄存器

0x0

GPFCON

位

描述

GPF7

[15:14]

00=輸入01=輸出10=EINT711=保留

GPF6

[13:12]

00=輸入01=輸出10=EINT611=保留

GPF5

[11:10]

00=輸入01=輸出10=EINT511=保留

GPF4

[9:8]

00=輸入01=輸出10=EINT411=保留

GPF3

[7:6]

00=輸入01=輸出10=EINT311=保留

GPF2

[5:4]

00=輸入01=輸出10=EINT211=保留

GPF1

[3:2]

00=輸入01=輸出10=EINT111=保留

GPF0

[1:0]

00=輸入01=輸出10=EINT011=保留

GPFDAT

位

描述

GPF[7:0]

[7:0]

每位對應(yīng)于相應(yīng)的端口，若端口用于輸入，則可以通過相應(yīng)的位讀取數(shù)據(jù)；若端口用于輸出，則可以通過相應(yīng)的位輸出數(shù)據(jù)；若端口用于其他功能，則其值無法確定。

GPFUP

位

描述

GPF[7:0]

[7:0]

0：向相應(yīng)端口管腳賦予上拉(pull-up)功能

1：取消上拉功能

為了驅(qū)動LED和蜂鳴器，首先通過端口配置寄存器將5個相應(yīng)寄存器配置為輸出模式。然后通過對端口數(shù)據(jù)寄存器的寫操作，實現(xiàn)對每個GPIO設(shè)備的控制（發(fā)亮或發(fā)聲）。在下一個小節(jié)中介紹的驅(qū)動程序中，s3c2410_gpio_cfgpin()函數(shù)和s3c2410_gpio_pullup()函數(shù)將進行對某個端口的配置，而s3c2410_gpio_setpin()函數(shù)實現(xiàn)向數(shù)據(jù)寄存器的某個端口的輸出。

GPIO驅(qū)動程序代碼如下所示：

/*gpio_drv.h*/

#ifndefFS2410_GPIO_SET_H

#defineFS2410_GPIO_SET_H

#include<linux/ioctl.h>

#defineGPIO_DEVICE_NAME"gpio"

#defineGPIO_DEVICE_FILENAME"/dev/gpio"

#defineLED_NUM4

#defineGPIO_IOCTL_MAGIC'G'

#defineLED_D09_SWT_IOW(GPIO_IOCTL_MAGIC,0,unsignedint)

#defineLED_D10_SWT_IOW(GPIO_IOCTL_MAGIC,1,unsignedint)

#defineLED_D11_SWT_IOW(GPIO_IOCTL_MAGIC,2,unsignedint)

#defineLED_D12_SWT_IOW(GPIO_IOCTL_MAGIC,3,unsignedint)

#defineBEEP_SWT_IOW(GPIO_IOCTL_MAGIC,4,unsignedint)

#defineLED_SWT_ON0

#defineLED_SWT_OFF1

#defineBEEP_SWT_ON1

#defineBEEP_SWT_OFF0

#endif/*FS2410_GPIO_SET_H*/

/*gpio_drv.c*/

#include<linux/config.h>

#include<linux/module.h>

#include<linux/moduleparam.h>

#include<linux/init.h>

#include<linux/kernel.h>/*printk()*/

#include<linux/slab.h>/*kmalloc()*/

#include<linux/fs.h>/*everything...*/

#include<linux/errno.h>/*errorcodes*/

#include<linux/types.h>/*size_t*/

#include<linux/mm.h>

#include<linux/kdev_t.h>

#include<linux/cdev.h>

#include<linux/delay.h>

#include<linux/device.h>

#include<asm/io.h>

#include<asm/uaccess.h>

#include<asm/arch-s3c2410/regs-gpio.h>

#include"gpio_drv.h"

staticintmajor=0;/*采用字符設(shè)備號的動態(tài)分配*/

module_param(major,int,0);/*以參數(shù)的方式可以指定設(shè)備的主設(shè)備號*/

voids3c2410_gpio_cfgpin(unsignedintpin,unsignedintfunction)

{/*對某個管腳進行配置（輸入/輸出/其他功能）*/

unsignedlongbase=S3C2410_GPIO_BASE(pin);/*獲得端口的組基地址*/

unsignedlongshift=1;

unsignedlongmask=0x03;/*通常用配置寄存器的兩位表示一個端口*/

unsignedlongcon;

unsignedlongflags;

if(pin<S3C2410_GPIO_BANKB)

{

shift=0;

mask=0x01;/*在GPA端口中用配置寄存器的一位表示一個端口*/

}

mask<<=(S3C2410_GPIO_OFFSET(pin)<<shift);

local_irq_save(flags);/*保存現(xiàn)場，保證下面一段是原子操作*/

con=__raw_readl(base+0x00);

con&=~mask;

con|=function;

__raw_writel(con,base+0x00);/*向配置寄存器寫入新配置數(shù)據(jù)*/

local_irq_restore(flags);/*恢復(fù)現(xiàn)場*/

}

voids3c2410_gpio_pullup(unsignedintpin,unsignedintto)

{/*配置上拉功能*/

unsignedlongbase=S3C2410_GPIO_BASE(pin);/*獲得端口的組基地址*/

unsignedlongoffs=S3C2410_GPIO_OFFSET(pin);/*獲得端口的組內(nèi)偏移地址*/

unsignedlongflags;

unsignedlongup;

if(pin<S3C2410_GPIO_BANKB)

{

return;

}

local_irq_save(flags);

up=__raw_readl(base+0x08);

up&=~(1<<offs);

up|=to<<offs;

__raw_writel(up,base+0x08);/*向上拉功能寄存器寫入新配置數(shù)據(jù)*/

local_irq_restore(flags);

}

voids3c2410_gpio_setpin(unsignedintpin,unsignedintto)

{/*向某個管腳進行輸出*/

unsignedlongbase=S3C2410_GPIO_BASE(pin);

unsignedlongoffs=S3C2410_GPIO_OFFSET(pin);

unsignedlongflags;

unsignedlongdat;

local_irq_save(flags);

dat=__raw_readl(base+0x04);

dat&=~(1<<offs);

dat|=to<<offs;

__raw_writel(dat,base+0x04);/*向數(shù)據(jù)寄存器寫入新數(shù)據(jù)*/

local_irq_restore(flags);

}

intgpio_open(structinode*inode,structfile*filp)

{/*open操作函數(shù)：進行寄存器配置*/

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPB0,1);/*BEEP*/

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPF4,1);/*LEDD12*/

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPF5,1);/*LEDD11*/

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPF6,1);/*LEDD10*/

s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPF7,1);/*LEDD9*/

s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPB0,S3C2410_GPB0_OUTP);

s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPF4,S3C2410_GPF4_OUTP);

s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPF4,S3C2410_GPF5_OUTP);

s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPF4,S3C2410_GPF6_OUTP);

s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPF4,S3C2410_GPF7_OUTP);

return0;

}

ssize_tgpio_read(structfile*file,char__user*buff,

size_tcount,loff_t*offp)

{/*read操作函數(shù)：沒有實際功能*/

return0;

}

ssize_tgpio_write(structfile*file,constchar__user*buff,

size_tcount,loff_t*offp)

{/*write操作函數(shù)：沒有實際功能*/

return0;

}

intswitch_gpio(unsignedintpin,unsignedintswt)

{/*向5個端口中的一個輸出ON/OFF值*/

if(!((pin<=S3C2410_GPF7)&&(pin>=S3C2410_GPF4))

&&(pin!=S3C2410_GPB0))

{

printk("Unsupportedpin");

return1;

}

s3c2410_gpio_setpin(pin,swt);

return0;

}

staticintgpio_ioctl(structinode*inode,structfile*file,

unsignedintcmd,unsignedlongarg)

{/*ioctl函數(shù)接口:主要接口的實現(xiàn)。對5個GPIO設(shè)備進行控制（發(fā)亮或發(fā)聲）*/

unsignedintswt=(unsignedint)arg;

switch(cmd)

{

caseLED_D09_SWT:

{

switch_gpio(S3C2410_GPF7,swt);

}

break;

caseLED_D10_SWT:

{

switch_gpio(S3C2410_GPF6,swt);

}

break;

caseLED_D11_SWT:

{

switch_gpio(S3C2410_GPF5,swt);

}

break;

caseLED_D12_SWT:

{

switch_gpio(S3C2410_GPF4,swt);

}

break;

caseBEEP_SWT:

{

switch_gpio(S3C2410_GPB0,swt);

break;

}

default:

{

printk("Unsupportedcommandn");

break;

}

}

return0;

}

staticintgpio_release(structinode*node,structfile*file)

{/*release操作函數(shù)，熄滅所有燈和關(guān)閉蜂鳴器*/

switch_gpio(S3C2410_GPB0,BEEP_SWT_OFF);

switch_gpio(S3C2410_GPF4,LED_SWT_OFF);

switch_gpio(S3C2410_GPF5,LED_SWT_OFF);

switch_gpio(S3C2410_GPF6,LED_SWT_OFF);

switch_gpio(S3C2410_GPF7,LED_SWT_OFF);

return0;

}

staticvoidgpio_setup_cdev(structcdev*dev,intminor,

structfile_operations*fops)

{/*字符設(shè)備的創(chuàng)建和注冊*/

interr,devno=MKDEV(major,minor);

cdev_init(dev,fops);

dev->owner=THIS_MODULE;

dev->ops=fops;

err=cdev_add(dev,devno,1);

if(err)

{

printk(KERN_NOTICE"Error%daddinggpio%d",err,minor);

}

}

staticstructfile_operationsgpio_fops=

{/*gpio設(shè)備的file_operations結(jié)構(gòu)定義*/

.owner=THIS_MODULE,

.open=gpio_open,/*進行初始化配置*/

.release=gpio_release,/*關(guān)閉設(shè)備*/

.read=gpio_read,

.write=gpio_write,

.ioctl=gpio_ioctl,/*實現(xiàn)主要控制功能*/

};

staticstructcdevgpio_devs;

staticintgpio_init(void)

{

intresult;

dev_tdev=MKDEV(major,0);

if(major)

{/*設(shè)備號的動態(tài)分配*/

result=register_chrdev_region(dev,1,GPIO_DEVICE_NAME);

}

else

{/*設(shè)備號的動態(tài)分配*/

result=alloc_chrdev_region(&dev,0,1,GPIO_DEVICE_NAME);

major=MAJOR(dev);

}

if(result<0)

{

printk(KERN_WARNING"Gpio:unabletogetmajor%dn",major);

returnresult;

}

gpio_setup_cdev(&gpio_devs,0,&gpio_fops);

printk("Themajorofthegpiodeviceis%dn",major);

return0;

}

staticvoidgpio_cleanup(void)

{

cdev_del(&gpio_devs);/*字符設(shè)備的注銷*/

unregister_chrdev_region(MKDEV(major,0),1);/*設(shè)備號的注銷*/

printk("Gpiodeviceuninstalledn");

}

module_init(gpio_init);

module_exit(gpio_cleanup);

MODULE_AUTHOR("David");

MODULE_LICENSE("DualBSD/GPL");

下面列出GPIO驅(qū)動程序的測試用例：

/*gpio_test.c*/

#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<unistd.h>

#include<fcntl.h>

#include<string.h>

#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

#include"gpio_drv.h"

intled_timer(intdev_fd,intled_no,unsignedinttime)

{/*指定LED發(fā)亮一段時間之后熄滅它*/

led_no%=4;

ioctl(dev_fd,LED_D09_SWT+led_no,LED_SWT_ON);/*發(fā)亮*/

sleep(time);

ioctl(dev_fd,LED_D09_SWT+led_no,LED_SWT_OFF);/*熄滅*/

}

intbeep_timer(intdev_fd,unsignedinttime)

{/*開蜂鳴器一段時間之后關(guān)閉*/

ioctl(dev_fd,BEEP_SWT,BEEP_SWT_ON);/*發(fā)聲*/

sleep(time);

ioctl(dev_fd,BEEP_SWT,BEEP_SWT_OFF);/*關(guān)閉*/

}

intmain()

{

inti=0;

intdev_fd;

/*打開gpio設(shè)備*/

dev_fd=open(GPIO_DEVICE_FILENAME,O_RDWR|O_NONBLOCK);

if(dev_fd==-1)

{

printf("Cann'topengpiodevicefilen");

exit(1);

}

while(1)

{

i=(i+1)%4;

led_timer(dev_fd,i,1);

beep_timer(dev_fd,1);

}

close(dev_fd);

return0;

}

具體運行過程如下所示。首先編譯并加載驅(qū)動程序：

$makeclean;make/*驅(qū)動程序的編譯*/

$insmodgpio_drv.ko/*加載gpio驅(qū)動*/

$cat/proc/devices/*通過這個命令可以查到gpio設(shè)備的主設(shè)備號*/

$mknod/dev/gpioc2520/*假設(shè)主設(shè)備號為252，創(chuàng)建設(shè)備文件節(jié)點*/

然后編譯并運行驅(qū)動測試程序：

$arm-linux-gcc–ogpio_testgpio_test.c

$./gpio_test

運行結(jié)果為4個LED輪流閃爍，同時蜂鳴器以一定周期發(fā)出聲響。