【Nanopi2试用体验】跟着小狂玩nanopi2之地址映射-GPIO寄存器配置(像玩stm32一样玩转4418gpio)

这段时间真的很忙很忙，在调试的间隔，抽空把这篇文章发出来，其实这篇文章是在年后写的，一直都没有时间分享，今天觉得，不能再拖了就抽点空把它分享，希望能帮助更多人。支持的朋友点个赞，给个回复，也是小狂继续写下去的动力，这篇文章完事之后不知道什么时候能写下一篇，反正项目也快完事了，小狂会加快进度的，nanopi系列完事之后，小狂会分享最近项目使用的CC3200，会按照我的实现方式，一篇一篇的分享给大家，希望支持。谢谢各位。

哈哈，亲爱的朋友们，想死你们啦，过年好，小狂在这里祝大家新的一年里，学习进步，工作顺利，然后万事大吉，多玩板子，都变成大牛。

关于这篇帖子的内容其实年前就已经做好啦，由于要回家过年，加上到家后家里就一直忙所以就耽搁下了，今天特补上长贴一篇，希望大家看的开心，哈哈，当然看的爽了就给小狂点个赞，给点回复，让小狂在新的一年里更加有动力，去写更多的优秀贴，哈哈，在这先谢过各位看官的支持啦。

这篇贴子其实要说的东西很多，在这先做一下总结，其实说白了就是在进程中映射物理地址，所以首先要把物理地址映射到虚拟文件地址中去，映射完成后，按照s5p4418的UM写关于gpio的库函数，我是按照STM32的库样式来写的，本人比较喜欢那个样式所以就按照那个来了。所以这篇帖子将从三个方面细细道来，按照这篇帖子的内容来，我感觉下边其他的配置都是一样的。

一、物理内存重映射

1、基本概念

首先说说映射物理地址，其实就是mmap内存映射，我这里讲些概念性的东西然后分析分析代码，想了解的更详细可以去自行谷歌或者百度，有的是资料

Mmap内存映射，其实就是将物理内存映射到进程的虚拟地址空间中去，进程对文件的访问就相当于对内存的直接访问啦。先说几个基本的概念，①物理地址，就是你的nanopi2的实际的存储地址，比如RAM，ROM,FLASH这些存储设备的地址，②内核虚拟地址，这个是内核直接访问的地址，它与物理地址只有一个偏移量，③进程虚拟地址，这个是我们要用到的，这个地址位于用户空间，mmap的作用就是将物理地址映射到进程虚拟地址上，不是映射到内核地址上，而ioremap是将物理地址映射到内核虚拟地址上。

2、映射步骤

①先用open系统调用打开文件，并返回文件描述符fd。

②使用mmap建立内存映射，并返回映射首地址指针start。

③对映射进行各种操作，在这里其实就是对nanopi2的寄存器进行操作

④用mumap关闭内存映射

⑤用close系统调用关闭文件fd。

3、调用函数的具体含义

头文件包含#include

①void *mmap(void *start, size_t length, intprot, int flags,  int fd, off_t offset);

这个就是mmap的定义，现在把各个参数的含义列举如下

start : 映射区的开始地址。(一般建议为null，让内核帮我们自动寻找一个合适的地址)

length : 映射区的长度。

prot：期望的内存保护标志，不能与文件的打开模式冲突。是以下的某个值，可以通过or运算合理的组合在一起：
PROT_EXEC //页内容可以被执行
PROT_READ  //页内容可以被读取
PROT_WRITE //页可以被写入
PROT_NONE  //页不可访问

flags：指定映射对象的类型，映射选项和映射页是否可以共享。它的值可以是一个或者多个以下位的组合体。

MAP_SHARED //与其它所有映射这个对象的进程共享映射空间。对共享区的写入，相当于输出到文件。直到msync()或者munmap()被调用，文件实际上不会被更新。
MAP_PRIVATE //建立一个写入时拷贝的私有映射。内存区域的写入不会影响到原文件。这个标志和以上标志是互斥的，只能使用其中一个。（剩下的一些参数就不具体列出可以参考网上）

fd：有效的文件描述词。

offset：被映射对象内容的起点。

return : 返回所映射的虚拟内存首地址。

②int munmap(void *start, size_t length);

这个函数时内存释放函数，映射完成后应该及时释放内存。这些参数的具体含义同mmap的参数，这个释放函数还有一些返回值的含义，具体出现了可以百度，就不浪费篇幅写这个了，一般情况下是不会出问题的，当然出问题根据返回值查问题是一个好手段。

4、代码分析

下面我们就按照2中的步骤来映射地址

话说一个好的工程目录是一个工程的根本，所以先上一个工程目录的图片

Core 用来存放4418的核心，比如寄存器定义啊，地址映射啊，数据类型再定义啊啊

Lib用来存放各种库文件，现在加入的有gpio的，以后还会逐步添加

先分析物理地址映射的代码

首先头文件要包含

第一个是mmap所需头文件，然后打开文件指令第三个，得到页大小的函数在第二个里边，所以，头文件不能少，一定要包含

①打开文件函数

打开正确返回文件符fd，打开错误提示打开错误，/dev/mem是物理地址的描述文件。

②进行物理地址映射

输入为需要映射的物理地址，和相应的文件描述符

如果文件描述符为0返回-1，否则使用mmap进行机制映射，返回映射的虚拟地址。

NULL：起始地址为空，由系统自行分配

getpagesize()：获取一页的大小，然后定义映射的页大小

PROT_READ......：可读可写可共享

Fd：打开的文件描述符

Baseaddr：需要映射的物理地址

③释放内存

为了使用方便就把地址以上步骤定义到了一个函数中

这个是systermcore.c的全部内容，下边贴上systermcere.h的内容，供参考

Volatile的作用感兴趣的可以查一查我简单的说上一嘴，其实就是在操作寄存器的时候编译器起到一个保护的作用。一般寄存器的读写都要加上

这个就是内存映射的全部内容啦，下边一节讲4418的gpio的um怎么看

二、4418 gpio分析

玩硬件的最重要的是要学会看UM，就是用手手册，芯片寄存器的各个含义全在um里，所有的功能也都在里，无论是单片机，还是各种嵌入式，DSP，FPGA，这个都比较重要。所以希望让刚入门的打算走驱动开发的小伙伴们引起注意。下边我就简单分析一下4418GPIO的UM，我就大概说一下，具体的参考4418的um。

4418给出的功能有①输入操作②输出操作③io的复用功能

这是我用viso画的一个导图，所以可以很明白看到io的配置，包括输入输出啊，这些东西。

1、输入操作

使用输入操作，需要设置相应的GPIO替代函数选择寄存器，除此之外还需要设置gpio的输出使能寄存器GPIOXOUTENB。

可以选择输入的类型，通过使用GPIOXEVENTDETECTMODE寄存器，分别为高电平，低电平，上升沿，下降沿，GPIO EVENT DETECT MODE及窜起包含两个，具体的请看UM

上边是所有需要配置的寄存器，这个图很清楚的说明了问题，希望对小白有帮助吧。

2、输出操作

输出操作比较简单其实也不简单，这个是最基本的输出配置图，还有一些附加的配置比如

配置io的速度

配置io的驱动能力

配置GPIO的上拉电阻的选择。

4418的开漏输出是在特定的引脚上所以，具体配置可以参考UM

3、交替函数

说白了这个的功能就是引脚的复用，怎么说呢4418的引脚就那么多，但是想要实现更多的功能就要使用引脚复用，这个是芯片厂商惯用的伎俩，所以，不要被迷惑，举个例子说明

AC15的交替函数0的功能就是gpio，1的动能是i2s，同理可以看出各个引脚的功能，使用的时候根据自己的需求选择合适的交替函数就行。

整个的4418的GPIO的功能就这些，不明白的可以仔细阅读一下UM当然我个人感觉三星的UM不好，有些东西说的不详细。

三、库函数的编写

1、定义寄存器

编写库函数的第一步，我们是要先定义一下寄存器的地址

我们可以很清楚的看到，每个GPIO的基础地址

这是各个寄存器的偏移地址，所以我们只需要定义一个结构体就可以把所有的寄存器全部定义。看程序

这个定义的是没组GPIO的基础地址

这个是定义所有的寄存器，寄存器的定义是参考UM的寄存器的位数和种类定义的，因为结构体的变量的地址可以依次增加所以特别方便。

2、GPIO库的编写

编写库之前必须非常熟悉GPIO的功能，建议是一个功能一个功能的实现，不要一次性实现太多的功能，这样会导致错乱的风格是按照意法半导体STM32的风格编写的，直接看程序

定义所有的IO引脚

定义IO引脚的一些设置.

GPIO_Pin:引脚号

GPIO_Speed:速度设置

GPIO_Alternate：交替函数设置

GPIO_DRV0：驱动力0设置

GPIO_DRV1：驱动力1设置

速度种类设置

IO功能设置

交替函数设置

驱动力设置

GPIO的初始化函数设置这一块比较多，详细的不做说明啦，不懂的可以回帖问，有问必答，直接贴代码啦

这个是gpio初始化的函数

GPIO设置高低电平的函数。当然啦我这里没有写输入，中断的gpio库，由于最近时间太紧张所以只能先实现gpio的输出功能啦，等以后有时间了会一一补上，如果有兴趣的小伙伴也可以自己写的，当然能够补全为人类做贡献那也是极好的，哈哈。

四、程序检验

先初始化GPIOB26引脚，然后拉高拉低，当然大家看到了我屏蔽了很多代码，为了测试函数的通用性，我测试了很多IO，这个是必须要有的，当然我一个人的能力有限，不能保证现在所有的代码没有一点问题，所以希望小伙伴们可以大胆尝试，错误都是试出来的。BUG都是改出来的。

编译没有错误后，利用scp把程序下载到开发板上然后连接逻辑分析仪测试是否正确，我们需要先看一下GPIOB26在是哪一个引脚

可以看到第12个引脚，我们接上

然后打开逻辑分析仪的软件

执行指令我的是这个

直接执行，一定要给root权限，因为要访问根目录下的设备节点，所以没有的话是访问不了的。

输入密码就会发现如下

这些都是我设置的调试信息，所以不用管它

然后就会发现逻辑分析仪中的图像是这个

证明我们的程序已经成功运行啦，至此，这篇帖子的内容已经全部完成啦，写到这很累，相信大家的眼睛也很累啦，写的好请给个支持，赞一下就行，写的不好请多多指教，有任何问题都可以以回帖的方式提问，我有时间的话肯定回答，谢谢各位看官的支持，要求不高只求回帖支持，您的支持是我写下去的最大东西。谢谢，下一帖写项目规划。再次感谢陪我一起成长的论坛。

小狂nanopi2系列其他帖子请见下面导航帖

https://bbs.elecfans.com/forum.php?mod=viewthread&tid=541781&page=1&extra=#pid4116358

楼主好屌

楼主的试用报告都写的很认真   支持楼主 楼主棒棒哒

Elecfans管家 发表于 2016-4-6 13:36
楼主的试用报告都写的很认真   支持楼主 楼主棒棒哒

谢谢cc姐的支持。嘿嘿，小狂会坚持下去的，创客精神，从我做起，嘿嘿

新疆切糕 发表于 2016-4-6 13:33
楼主好屌

没有，没有，一起学习，一起进步，

楼主，能不能写个裸机的iic程序

看Datasheet有的说的不是很明白，想直接逻辑编程，真正像stm32那样，求大神指点

james4787 发表于 2016-4-7 19:44
楼主，能不能写个裸机的iic程序

三星的um我看起来也不太习惯，慢慢就好啦，说白了都是arm的东西，其实表述都差不多，所以，慢慢看，最近有点忙，等闲下，继续往下写嘿嘿

加油加油， 你的未来超乎你的想象。

楼主好屌啊啊啊

楼主大神啊。求带飞。

kqh1120 发表于 2016-4-15 14:38
楼主好屌啊啊啊

没有，没有，嘿嘿，只是略有研究而已

zhage 发表于 2016-4-16 15:40
楼主大神啊。求带飞。

大神算不上，论坛大神多，

写的确实很细，很实用，非常感谢

辉哥的歌 发表于 2016-4-26 08:06
写的确实很细，很实用，非常感谢

谢谢支持，以后还会有更好的原创帖

3guoyangyang7 发表于 2016-4-26 21:14
谢谢支持，以后还会有更好的原创帖

本人菜鸟，看了大神的神贴，有几个问题想向你请教：
（1）没弄明白你前面的地址映射跟后面的GPIO寄存器配置有什么关系？
（2）做地址映射干什么用？
（3）你做程序是在Geany环境下做的吗？
（4）项目工程目录里都是需要自己做的头文件(xxx.h)和源程序文件（xxx.c）,NanoPi2 没有提供这些驱动程序吗？
顺便问一下，能把4418的UM给我发一份吗？邮箱: 604325335@qq.com,谢谢啦！

感谢分享！！！！！！！！！！！！！！！！！

辉哥的歌 发表于 2016-4-27 09:28
本人菜鸟，看了大神的神贴，有几个问题想向你请教：
（1）没弄明白你前面的地址映射跟后面的GPIO寄存器配置有什么关系？
（2）做地址映射干什么用？

(1)这个不是在内核中注册驱动，而是在进程中调用物理地址，所以首先要把物理地址映射到内存中去，这样通过调用内存地址来调用物理地址，不知道这样说能不能明白。
（2）同1
（3）不是，是在eclipse，以前的教程说的有，你可以参考一下
（4）友善提供的都是内核里的驱动程序，我这是按照自己的思路写的所以，肯定工程文件都是自己建的
（5）4418的UM友善的wiki有提供，你可以去找找看

笑傲西湖 发表于 2016-4-27 09:34
感谢分享！！！！！！！！！！！！！！！！！

谢谢支持                           

楼主能分享工程学习一下吗