【linux】驅動-4-LED芯片手冊分析

目錄

• 前言
• 4. LED芯片手冊分析
  • 4.1 內存管理單元MMU
    • 4.1.1 MMU的功能
    • 4.1.2 TLB的作用
  • 4.2 地址轉換函數
    • 4.2.1 ioremap函數
    • 4.2.2 iounmap函數
  • 4.3 LED驅動
    • 4.3.1 配置GPIO時鍾
    • 4.3.2 配置引腳復用
    • 4.3.3 引腳屬性
    • 4.3.4 引腳控制

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前言

• 參考：
  • 《IMX6ULLRM（6ULL用戶手冊）.pdf》
  • 李柱明博客：https://www.cnblogs.com/lizhuming/
  • 本文鏈接：https://www.cnblogs.com/lizhuming/p/14588172.html

4. LED芯片手冊分析

本章節記錄實現LED寄存器配置，芯片手冊分析。

4.1 內存管理單元MMU

簡單介紹一下MMU。

4.1.1 MMU的功能

功能：

• 將虛擬地址翻譯為物理地址。
• 管理、保護內存。

不同的進程有各自的虛擬地址空間，某個進程中的程序不能修改另外一個進程所使用的物理地址，以此使得進程之間互不干擾，相互隔離。

作用：
* 保護內存：MMU給一些指定的內存設置了讀寫權限。存在於頁表中。當有程序操作該內存時，MMU會查找頁表中的權限繼續匹配。
* 實現虛擬地址到物理地址的轉換：CPU可以運行在虛擬的內存當中，虛擬內存一般要比實際內存大很多，使得CPU可以運行比較大的應用程序。（原理可百度）

4.1.2 TLB的作用

TLB（Translation Lookaside Buffer）。

問題：當只有一級頁表進行地址轉換的時候，CPU每次讀寫數據都需要訪問兩次內存， 第一次是訪問內存中的頁表，第二次是根據頁表找到真正需要讀寫數據的內存地址； 如果使用兩級了表，那么CPU每次讀寫數據都需要訪問3次內存。。。這樣就很繁瑣。
解決：MMU最先訪問TLB，假設TLB中包含可以直接轉換此虛擬地址的地址描述符， 則會直接使用這個地址描述符檢查權限和地址轉換，如果TLB中沒有這個地址描述符， MMU才會去訪問頁表並找到地址描述符之后進行權限檢查和地址轉換， 然后再將這個描述符填入到TLB中以便下次使用。

4.2 地址轉換函數

映射函數：ioremap()。
取消映射函數：iounmap()。

4.2.1 ioremap函數

函數原型：void __iomem *ioremap(phys_addr_t paddr, unsigned long size)

• 參數：
  • paddr：被映射的 IO 起始地址（物理地址）。
  • size：需要映射的空間大小，以字節為單位。
• 返回值：
  • 一個指向 __iomem 類型的指針，當映射成功后便返回一段虛擬地址空間的起始地址。

通過返回的虛擬空間起始地址可以對內存進行讀寫。為了提高平台的可移植性，建議使用以下讀寫函數：

unsigned int ioread8(void __iomem *addr)
unsigned int ioread16(void __iomem *addr)
unsigned int ioread32(void __iomem *addr)

void iowrite8(u8 b, void __iomem *addr)
void iowrite16(u16 b, void __iomem *addr)
void iowrite32(u32 b, void __iomem *addr)

與以上函數相似的函數：writeb、writew、writel、readb、readw、readl。
注意：其中 writex 與 iowritex 的區別是，writex 不進行端序檢查。

4.2.2 iounmap函數

函數原型：void iounmap(void *addr)

• 參數：
  • addr：需要取消 ioremap 映射之后的起始地址（虛擬地址）。

4.3 LED驅動

已知：

• 以 IMX6 為例。
• RGB引腳分別為 GPIO1_IO04、GPIO4_IO20、GPIO4_19。
  簡要步驟：

1. 查看原理圖，分析出 LED 是低電平亮還是高電平亮。找出對應的 GPIO。
2. 對 GPIO 寄存器進行操作：（寄存器表在 《IMX6ULLRM（6ULL用戶手冊）.pdf》 中查找）
   1. 使能時鍾：使能 GPIO 對應的時鍾；
   2. 引腳復用：設置引腳復用為 GPIO；
   3. 引腳屬性：配置引腳屬性（上下拉、速率、驅動能力）；
   4. 控制引腳：控制GPIO引腳，輸出高低電平。
3. 分層、分離：
   1. 上層為系統，模塊的出入口函數。
   2. 下層為硬件：分離：
      1. 各種板卡， 提供不同的引腳數據。
      2. 驅動實現。

4.3.1 配置GPIO時鍾

寄存器表在 《IMX6ULLRM（6ULL用戶手冊）.pdf》 中查找。

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由圖可知，GPIO1 的時鍾是由寄存器 CCM_CCGR1 中的 [27-26] bit控制。
該寄存器地址為：Address: 20C_4000h base + 6Ch offset = 20C_406Ch。

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寄存器值配置參考上圖。
使能 GPIO1時鍾：寄存器 CCM_CCGR1 中的 [27-26] bit 配置為 [27-26]: 0b11。

4.3.2 配置引腳復用

配置引腳復用為 GPIO。
查看手冊 IOMUX 章節。

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由上圖可以看出，寄存器 IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO04 [3-0] 設置為 0b0101 時。GPIO1_IO04 就配置為 GPIO1 模式。

4.3.3 引腳屬性

配置引腳屬性。

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由上圖得，寄存器為 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO04。地址為 Address: 20E_0000h base + 2F8h offset = 20E_02F8h
分析：

• HYS（bit16）：用來使能遲滯比較器 。
• PUS（bit15-bit14）：用來設置上下拉電阻大小。
• PUE（bit13）：當 IO 作為輸入的時候，這個位用來設置 IO 使用上下拉還是狀態保持器。
• PKE（bit12）：用來使能或者禁止上下拉/狀態保持器功能。
• ODE（bit11）：IO 作為輸出的時候，此位用來禁止或者使能開漏輸出。
• SPEED（bit7-bit6）：當 IO 用作輸出的時候，此位用來設置 IO 速度。
• DSE（bit5-bit3）：當 IO 用作輸出的時候用來設置 IO 的驅動能力。
• SRE（bit0）：設置壓擺率。

把該寄存器配置為：0x1F838，即為 1 1111 1000 0011 1000。

4.3.4 引腳控制

參考 《IMX6ULLRM（6ULL用戶手冊）.pdf》 中的 28.5 GPIO Memory Map/Register Definition 章節。

控制引腳輸入還是輸出。

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由上圖可知，GPIO1的數據基地址為 Base address = 0x0209C000。
而 GPIOx_GDIR 地址為 Base address + 4h = 0x0209C004

輸出高低電平。

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地址為 Base address = 0x0209C000。
當該引腳配置為 GPIO OUTPUT MODE 時，即可通過設置該引腳來輸出高低電平。
同時，該引腳在 GPIO 模式時，不管 OUTPUT 還是 INPUT。都可以通過讀該寄存器值來判斷該引腳的高低電平。