【linux】驱动-4-LED芯片手册分析

前言
4. LED芯片手册分析

前言

参考：
- 《IMX6ULLRM（6ULL用户手册）.pdf》
- 李柱明博客

4. LED芯片手册分析

本章节记录实现LED寄存器配置，芯片手册分析。

4.1 内存管理单元MMU

简单介绍一下MMU。

4.1.1 MMU的功能

功能：

将虚拟地址翻译为物理地址。
管理、保护内存。

不同的进程有各自的虚拟地址空间，某个进程中的程序不能修改另外一个进程所使用的物理地址，以此使得进程之间互不干扰，相互隔离。

作用：

* 保护内存：MMU给一些指定的内存设置了读写权限。存在于页表中。当有程序操作该内存时，MMU会查找页表中的权限继续匹配。

* 实现虚拟地址到物理地址的转换：CPU可以运行在虚拟的内存当中，虚拟内存一般要比实际内存大很多，使得CPU可以运行比较大的应用程序。（原理可百度）

4.1.2 TLB的作用

TLB（Translation Lookaside Buffer）。

问题：当只有一级页表进行地址转换的时候，CPU每次读写数据都需要访问两次内存，第一次是访问内存中的页表，第二次是根据页表找到真正需要读写数据的内存地址；如果使用两级了表，那么CPU每次读写数据都需要访问3次内存。。。这样就很繁琐。

解决：MMU最先访问TLB，假设TLB中包含可以直接转换此虚拟地址的地址描述符，则会直接使用这个地址描述符检查权限和地址转换，如果TLB中没有这个地址描述符， MMU才会去访问页表并找到地址描述符之后进行权限检查和地址转换，然后再将这个描述符填入到TLB中以便下次使用。

4.2 地址转换函数

映射函数：ioremap()。

取消映射函数：iounmap()。

4.2.1 ioremap函数

函数原型：void __iomem *ioremap(phys_addr_t paddr, unsigned long size)

参数：
- paddr：被映射的 IO 起始地址（物理地址）。
- size：需要映射的空间大小，以字节为单位。
返回值：
- 一个指向 __iomem 类型的指针，当映射成功后便返回一段虚拟地址空间的起始地址。

通过返回的虚拟空间起始地址可以对内存进行读写。为了提高平台的可移植性，建议使用以下读写函数：

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)

与以上函数相似的函数：writeb、writew、writel、readb、readw、readl。

注意：其中 writex 与 iowritex 的区别是，writex 不进行端序检查。

4.2.2 iounmap函数

函数原型：void iounmap(void *addr)

参数：
- addr：需要取消 ioremap 映射之后的起始地址（虚拟地址）。

4.3 LED驱动

已知：

以 IMX6 为例。
RGB引脚分别为 GPIO1_IO04、GPIO4_IO20、GPIO4_19。

简要步骤：

查看原理图，分析出 LED 是低电平亮还是高电平亮。找出对应的 GPIO。
对 GPIO 寄存器进行操作：（寄存器表在 《IMX6ULLRM（6ULL用户手册）.pdf》 中查找）
1. 使能时钟：使能 GPIO 对应的时钟；
2. 引脚复用：设置引脚复用为 GPIO；
3. 引脚属性：配置引脚属性（上下拉、速率、驱动能力）；
4. 控制引脚：控制GPIO引脚，输出高低电平。
分层、分离：
1. 上层为系统，模块的出入口函数。
2. 下层为硬件：分离：
  1. 各种板卡，提供不同的引脚数据。
  2. 驱动实现。

4.3.1 配置GPIO时钟

寄存器表在 《IMX6ULLRM（6ULL用户手册）.pdf》 中查找。

由图可知，GPIO1 的时钟是由寄存器 CCM_CCGR1 中的 [27-26] bit控制。

该寄存器地址为：Address: 20C_4000h base + 6Ch offset = 20C_406Ch。

寄存器值配置参考上图。

使能 GPIO1时钟：寄存器 CCM_CCGR1 中的 [27-26] bit 配置为 [27-26]: 0b11。

4.3.2 配置引脚复用

配置引脚复用为 GPIO。

查看手册 IOMUX 章节。

由上图可以看出，寄存器 IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO04 [3-0] 设置为 0b0101 时。GPIO1_IO04 就配置为 GPIO1 模式。

4.3.3 引脚属性

配置引脚属性。

由上图得，寄存器为 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO04。地址为 Address: 20E_0000h base + 2F8h offset = 20E_02F8h

分析：

HYS（bit16）：用来使能迟滞比较器。
PUS（bit15-bit14）：用来设置上下拉电阻大小。
PUE（bit13）：当 IO 作为输入的时候，这个位用来设置 IO 使用上下拉还是状态保持器。
PKE（bit12）：用来使能或者禁止上下拉/状态保持器功能。
ODE（bit11）：IO 作为输出的时候，此位用来禁止或者使能开漏输出。
SPEED（bit7-bit6）：当 IO 用作输出的时候，此位用来设置 IO 速度。
DSE（bit5-bit3）：当 IO 用作输出的时候用来设置 IO 的驱动能力。
SRE（bit0）：设置压摆率。

把该寄存器配置为：0x1F838，即为 1 1111 1000 0011 1000。

4.3.4 引脚控制

参考 《IMX6ULLRM（6ULL用户手册）.pdf》 中的 28.5 GPIO Memory Map/Register Definition 章节。

控制引脚输入还是输出。

由上图可知，GPIO1的数据基地址为 Base address = 0x0209C000。

而 GPIOx_GDIR 地址为 Base address + 4h = 0x0209C004

输出高低电平。

地址为 Base address = 0x0209C000。

当该引脚配置为 GPIO OUTPUT MODE 时，即可通过设置该引脚来输出高低电平。

同时，该引脚在 GPIO 模式时，不管 OUTPUT 还是 INPUT。都可以通过读该寄存器值来判断该引脚的高低电平。