使用/dev/mem内存映射的方式操作GPIO口

使用的是全志H3的芯片，运行Debian Desktop系统的ARM版本Armbian，要控制外部几个IO口，可以使用很多种方法，如果对GPIO的操作速度有要求就需要使用直接操作内存寄存器的方式来控制GPIO口。AllWinner的官方数据手册文档上介绍了GPIO的寄存器内容：

GPIO寄存器映射表

GPIO配置寄存器

GPIO的寄存器在内存的基地址是0x01C20800，所以要将0x01C20800之后的内容映射到进程的虚拟内存之中，使用的mmap函数，这个函数的使用有不少限制，比如最后一个参数offset的意思是要被映射的物理内存地址偏移量，比如这里就是0x01C20800，但是要求这个offset必须是页大小的整倍数，所以这里0x01C20800并不能直接作为offset值，需要向前截取到为页大小整倍数的地址，然后在映射后的虚拟地址上加上多余的偏移量，具体程序执行如下面的GPIO_Init函数中的操作方法。

下面是gpio.c文件的内容：

#include "gpio.h"  

PIO_Map *PIO = NULL;
unsigned int *gpio_map;

void GPIO_Init(void)
{
	unsigned int fd;
	unsigned int addr_start, addr_offset;
	unsigned int PageSize, PageMask;
	
	if((fd = open("/dev/mem",O_RDWR)) == -1)
	{
		printf("open error\r\n");
		return;
	}

	PageSize = sysconf(_SC_PAGESIZE);	//页大小
	PageMask = (~(PageSize-1));			//页掩码
	printf("PageSize:%d,PageMask:%.8X\r\n",PageSize,PageMask);

	addr_start = PIO_BASE_ADDRESS & PageMask;
	addr_offset = PIO_BASE_ADDRESS & ~PageMask;
	printf("addr_start:%.8X,addr_offset:%.8X\r\n",addr_start,addr_offset);

	if((gpio_map = mmap(NULL,PageSize*2,PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED,fd,addr_start)) == NULL)
	{
		printf("mmap error\r\n");
		close(fd);
		return;
	}
	printf("gpio_map:%.8X\r\n",gpio_map);

	PIO = (PIO_Map *)((unsigned int)gpio_map + addr_offset);
	printf("PIO:%.8X\r\n",PIO);
	
	close(fd);
}

void GPIO_ConfigPin(PORT port,unsigned int pin,PIN_MODE mode)
{
    if (gpio_map == NULL)
        return;
	PIO->Pn[port].CFG[pin / 8] &= ~((unsigned int)0x07 << pin % 8 * 4);
	PIO->Pn[port].CFG[pin / 8] |=  ((unsigned int)mode << pin % 8 * 4);
}

void GPIO_SetPin(PORT port,unsigned int pin,unsigned int level)
{
    if (gpio_map == NULL)
        return;
	if(level)
		PIO->Pn[port].DAT |= (1 << pin);
	else
		PIO->Pn[port].DAT &= ~(1 << pin);
}

下面是gpio.h文件：

#ifndef __GPIO_H__
#define __GPIO_H__
	#include<stdio.h>  
	#include<unistd.h>  
	#include<sys/mman.h>  
	#include<sys/types.h>  
	#include<sys/stat.h>  
	#include<fcntl.h> 
	
	#define PIO_BASE_ADDRESS	0x01C20800

	typedef struct
	{
		unsigned int CFG[4];
		unsigned int DAT ;
		unsigned int DRV0;
		unsigned int DRV1;
		unsigned int PUL0;
		unsigned int PUL1;
	}PIO_Struct;

	typedef struct
	{
		PIO_Struct Pn[7];
	}PIO_Map;

	typedef enum
	{
		PA = 0,
		PB = 1,
		PC = 2,
		PD = 3,
		PE = 4,
		PF = 5,
		PG = 6,
	}PORT;

	typedef enum
	{
		IN			= 0x00,
		OUT			= 0x01,
		AUX			= 0x02,
		INT			= 0x06,
		DISABLE		= 0x07,
	}PIN_MODE;

	extern PIO_Map *PIO;
	
	void GPIO_Init(void);
	void GPIO_ConfigPin(PORT port,unsigned int pin,PIN_MODE mode);
	void GPIO_SetPin(PORT port,unsigned int pin,unsigned int level);
	unsigned int GPIO_GetPin(PORT port,unsigned int pin);
	void GPIO_Free(void);
#endif

主文件main.c如下：

#include<stdio.h>  
#include<unistd.h>  
#include<sys/mman.h>  
#include<sys/types.h>  
#include<sys/stat.h>  
#include<fcntl.h> 
#include "gpio.h"  

int main()
{
	GPIO_Init();
	
	int a = 0;
	GPIO_ConfigPin(PA,15,OUT);
	while(1)
	{
		GPIO_SetPin(PA,15,a = ~a);
		usleep(100000);
	}
	
	GPIO_Free();
}

使用/dev/mem内存映射的方式操作GPIO口

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