树莓派高级开发之树莓派博通BCM2835芯片手册导读与及“相关IO口驱动代码的编写”

首先我们要知道，驱动的两大利器：电路图（通过电路图去寻找寄存器）和芯片手册

一、寄存器的介绍

芯片手册第六章的89页，GPIO有41个寄存器，所有访问都是32位的。Description是寄存器的功能描述。GPFSEL0（寄存器名） GPIO Function Select 0（功能选择：输入或输出）；GPSET0 （寄存器名） GPIO Pin Output Set 0（将IO口置0）；GPSET1（寄存器名） GPIO Pin Output Set 1（将IO口置1）；GPCLR0（寄存器名） GPIO Pin Output Clear 0 （清0）下图的地址是：总线地址（并不是真正的物理地址）

GPFSEL0是pin0 ~ pin9的配置寄存器，GPFSEL1是pin10 ~ pin19的配置寄存器，以此类推，GPFSEL5就是pin50~pin53的配置寄存器。

在上面的文档里已经说的很清楚了，000是引脚输入，而001则是引脚输出，在这里要注意每个寄存器都是32位的

• FSELn表示GPIOn，下图给出第九个引脚的功能选择示例，对寄存器的29-27进行配置，进而设置相应的功能。根据图片下方的register
  0表示0~9使用的是register 0（即GPFSEL0）这个寄存器。

• 输出集寄存器用于设置GPIO管脚。SET{n}字段定义，分别对GPIO引脚进行设置，将“0”写入字段没有作用。如果GPIO管脚为在输入(默认情况下)中使用，那么SET{n}字段中的值将被忽略。然而，如果引脚随后被定义为输出，那么位将被设置根据上次的设置/清除操作。分离集和明确功能取消对读-修改-写操作的需要。GPSETn寄存器为了使IO口设置为1，set4位设置第四个引脚，也就是寄存器的第四位。
  
• 输出清除寄存器用于清除GPIO管脚。CLR{n}字段定义要清除各自的GPIO引脚，向字段写入“0”没有作用。如果在输入(默认)，然后在CLR{n}字段的值是忽略了。然而，如果引脚随后被定义为输出，那么位将被定义为输出根据上次的设置/清除操作进行设置。分隔集与清函数消除了读-修改-写操作的需要。GPCLRn是清零功能寄存器。
  
  

把pin4引脚配置为输出引脚：
FSEL4 14-12 001 我们把4引脚的14-12配置成001 GPIO Pin 4 is an output
详细操作：
只需要将GPFSL0这个寄存器的14~12位设置为001就可以了。只需要将0x6（对应的2进制是110）左移12位·然后取反再与上GPFSL0就可以将13、14这两位配置为0，然后再将0x6（对应2进制110）左移12位，然后或上GPFSL0即可将12位置1。

特别提示：进行取反后再进行按位与操作是为了不影响其他引脚

配置pin4引脚为输出引脚 bit 12-14 配置成001

31 30 ······14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 
0  0  ······0  0  1  0  0  0 0 0 0 0 0 0 0 0 

 //配置pin4引脚为输出引脚      bit 12-14  配置成001  
  *GPFSEL0 &= ~(0x6 <<12); // 把bit13 、bit14置为0  
 //0x6是110  <<12左移12位 ~取反 &按位与
  *GPFSEL0 |= (0x1 <<12); //把12置为1   |按位或
1
2
3
4
5
6
7

忘了按位与和按位或的点这里

代码实现：

  *GPFSEL0 &=~(0x6 <<12); // 把13 、14置为0
  *GPFSEL0 |= (0x1 <<12); //把12置为1
1
2

• 注意：我们配置的底层引脚对应得是BCM 寄存器第0组位FESL0–9， 这个就是在寄存器GPFSEL0里，寄存器已经分好组了
  寄存器第1组位FSEL10–19，这个在寄存器GPFSEL1里

更多的引脚对应的寄存器可以去树莓派官网进行查看
树莓派引脚查看官网

在上图中我们可以点击对应的引脚编号，就可以查看到对应的引脚的相关的信息

二、寄存器的地址问题

我们在编写驱动程序的时候，IO口空间的起始地址是0x3f00 0000，加上GPIO的偏移量0x200 0000,所以GPIO的物理地址应该是0x3f20 0000开始的，然后在这个基础上进行Linux系统的MMU内存虚拟化管理，映射到虚拟地址上。

上图的尾部偏移是对的,根据GPIO的物理地址0x3f20 0000可以知道：

GPFSEL0 0x3f20 0000 //IO口的初始的物理地址，而并不是手册里面的那个总线地址
GPSET0 0x3f20 001c  //地址通过查找芯片手册里面的对应的GPSET0 的总线地址的后两位决定是1c
GPCLR0 0x3f20 0028 //地址是查找GPCLR0在芯片手册里的总线地址确定的28，所以地址后两位是28
1
2
3

• 在原来框架的基础上，添加寄存器的定义

volatile unsigned int* GPFSEL0 = NULL;
volatile unsigned int* GPSET0  = NULL;
volatile unsigned int* GPCLR0  = NULL;
1
2
3

完成以上代码需要搞清楚的几点

1. 弄清楚寄存器的分组
   GPFSEL0是pin0 ~ pin9的配置寄存器，GPFSEL1是pin10 ~ pin19的配置寄存器，以此类推，GPFSEL5就是pin50~pin53的配置寄存器。这个由查阅芯片手册可以得知

2. volatile关键字的使用（笔试可能会考）

• 在此处的作用：防止编译器优化（可能是省略，也可能是更改）这些寄存器地址变量&#