【linux】驅動-4-LED晶片手冊分析
阿新 • • 發佈：2021-03-28
[toc]
---
## 前言
* 參考：
* **《IMX6ULLRM（6ULL使用者手冊）.pdf》**
* [李柱明部落格](https://www.cnblogs.com/lizhuming/p/14588172.html)
## 4. LED晶片手冊分析
本章節記錄實現LED暫存器配置，晶片手冊分析。
### 4.1 記憶體管理單元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**實體地址**。
* 管理、保護記憶體。
不同的程序有各自的虛擬地址空間，某個程序中的程式不能修改另外一個程序所使用的實體地址，以此使得程序之間互不干擾，相互隔離。
作用：
* **保護記憶體**：MMU給一些指定的記憶體設定了讀寫許可權。存在於頁表中。當有程式操作該記憶體時，MMU會查詢頁表中的許可權繼續匹配。
* **實現虛擬地址到實體地址的轉換**：CPU可以執行在虛擬的記憶體當中，虛擬記憶體一般要比實際記憶體大很多，使得CPU可以執行比較大的應用程式。（*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每次讀寫資料都需要訪問兩次記憶體， 第一次是訪問記憶體中的頁表，第二次是根據頁表找到真正需要讀寫資料的記憶體地址； 如果使用兩級了表，那麼CPU每次讀寫資料都需要訪問3次記憶體。。。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許可權和地址轉換，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後進行許可權檢查和地址轉換， 然後再將這個描述符填入到TLB中以便下次使用。
### 4.2 地址轉換函式
對映函式：**`ioremap()`**。
取消對映函式：**`iounmap()`**。
#### 4.2.1 ioremap函式
函式原型：**`void __iomem *ioremap(phys_addr_t paddr, unsigned long size)`**
* 引數：
* **paddr**：被對映的 IO 起始地址（實體地址）。
* **size**：需要對映的空間大小，以**位元組**為單位。
* 返回值：
* 一個指向 **__iomem** 型別的指標，當對映成功後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記憶體進行讀寫。為了提高平臺的可移植性，建議使用以下讀寫函式：
```c
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)
```
與以上函式相似的函式：**`writeb、writew、writel、readb、readw、readl`**。
注意：其中 **write*x*** 與 **iowrite*x*** 的區別是，**write*x*** 不進行端序檢查。
#### 4.2.2 iounmap函式
函式原型：**`void iounmap(void *addr)`**
* 引數：
* **addr**：需要取消 **ioremap** 對映之後的起始地址（*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. 檢視原理圖，分析出 LED 是低電平亮還是高電平亮。找出對應的 **GPIO**。
2. 對 **GPIO** 暫存器進行操作：*（暫存器表在 **《IMX6ULLRM（6ULL使用者手冊）.pdf》** 中查詢）*
1. **使能時鐘**：使能 **GPIO** 對應的時鐘；
2. **引腳複用**：設定引腳複用為 **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，模組的出入口函式。
2. 下層為硬體：分離：
1. 各種板卡， 提供不同的引腳資料。
2. 驅動實現。
#### 4.3.1 配置GPIO時鐘
暫存器表在 **《IMX6ULLRM（6ULL使用者手冊）.pdf》** 中查詢。
* 
由圖可知，**GPIO1** 的時鐘是由暫存器 **CCM_CCGR1** 中的 **[27-26]** bit控制。
該暫存器地址為：**Address: 20C_4000h base + 6Ch offset = 20C_406Ch**。
* 
暫存器值配置參考上圖。
使能 **GPIO1**時鐘：暫存器 **CCM_CCGR1** 中的 **[27-26]** bit 配置為 **[27-26]: 0b11**。
#### 4.3.2 配置引腳複用
配置引腳複用為 **GPIO**。
檢視手冊 **IOMUX** 章節。
* 
由上圖可以看出，暫存器 **IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO04** **[3-0]** 設定為 **0b0101** 時。**GPIO1_IO04** 就配置為 **GPIO1** 模式。
#### 4.3.3 引腳屬性
配置引腳屬性。
* 
* 
由上圖得，暫存器為 **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）：用來設定上下拉電阻大小。
* **PUE**（bit13）：當 IO 作為輸入的時候，這個位用來設定 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，此位用來設定 IO 速度。
* **DSE**（bit5-bit3）：當 IO 用作輸出的時候用來設定 IO 的驅動能力。
* **SRE**（bit0）：設定壓擺率。
把該暫存器配置為：**0x1F838**，即為 **1 1111 1000 0011 1000**。
#### 4.3.4 引腳控制
參考 **《IMX6ULLRM（6ULL使用者手冊）.pdf》** 中的 **28.5 GPIO Memory Map/Register Definition** 章節。
控制引腳輸入還是輸出。
* 
* 
由上圖可知，GPIO1的資料基地址為 **Base address = 0x0209C000**。
而 **GPIOx_GDIR** 地址為 **Base address + 4h = 0x0209C004**
輸出高低電平。
* 
地址為 **Base address = 0x0209C000**。
當該引腳配置為 **GPIO OUTPUT MODE** 時，即可通過設定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**。都可以通過讀該暫存器值來判斷該引腳的高低電平。