11.3 GPIO驅動程序實例
　　11.3.1 GPIO工作原理
　　FS2410開發板的S3C2410處理器具有117個多功能通用I/O（GPIO）端口管腳，包括GPIO 8個端口組，分別為GPA（23個輸出端口）、GPB（11個輸入/輸出端口）、GPC（16個輸入/輸出端口）、GPD（16個輸入/輸出端口）、GPE（16個輸入/輸出端口）、GPF（8個輸入/輸出端口）、GPH（11個輸入/輸出端口）。根據各種系統設計的需求，通過軟件方法可以將這些端口配置成具有相應功能（例如：外部中斷或數據總線）的端口。
　　為了控制這些端口，S3C2410處理器為每個端口組分別提供幾種相應的控制寄存器。其中最常用的有端口配置寄存器（GPACON ~ GPHCON）和端口數據寄存器（GPADAT ~ GPHDAT）。因為大部分I/O管腳可以提供多種功能，通過配置寄存器（PnCON）設定每個管腳用于何種目的。數據寄存器的每位將對應于某個管腳上的輸入或輸出。所以通過對數據寄存器（PnDAT）的位讀寫，可以進行對每個端口的輸入或輸出。
　　在此主要以發光二極管（LED）和蜂鳴器為例，討論GPIO設備的驅動程序。它們的硬件驅動電路的原理圖如圖11.4所示。
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　　圖11.4 LED（左）和蜂鳴器（右）的驅動電路原理圖
　　在圖11.4中，可知使用S3C2410處理器的通用I/O口GPF4、GPF5、GPF6和GPF7分別直接驅動LED D12、D11、D10以及D9，而使用GPB0端口驅動蜂鳴器。4個LED分別在對應端口（GPF4~GPF7）為低電平時發亮，而蜂鳴器在GPB0為高電平時發聲。這5個端口的數據流方向均為輸出。
　　在表11.15中，詳細描述了GPF的主要控制寄存器。GPB的相關寄存器的描述與此類似，具體可以參考S3C2410處理器數據手冊。
　　表11.15 GPF端口（GPF0-GPF7）的主要控制寄存器
　　寄存器地址R/W功能初始值
　　GPFCON0x56000050R/W配置GPF端口組0x0
　　GPFDAT0x56000054R/WGPF端口的數據寄存器未定義
　　GPFUP0x56000058R/WGPF端口的取消上拉寄存器0x0
　　GPFCON位描述
　　GPF7［15:14］00 = 輸入 01 = 輸出 10 = EINT7 11 = 保留
　　GPF6［13:12］00 = 輸入 01 = 輸出 10 = EINT6 11 = 保留
　　GPF5［11:10］00 = 輸入 01 = 輸出 10 = EINT5 11 = 保留
　　GPF4［9:8］00 = 輸入 01 = 輸出 10 = EINT4 11 = 保留
　　GPF3［7:6］00 = 輸入 01 = 輸出 10 = EINT3 11 = 保留
　　GPF2［5:4］00 = 輸入 01 = 輸出 10 = EINT2 11 = 保留
　　GPF1［3:2］00 = 輸入 01 = 輸出 10 = EINT1 11 = 保留
　　GPF0［1:0］00 = 輸入 01 = 輸出 10 = EINT0 11 = 保留
　　GPFDAT位描述
　　GPF［7:0］［7:0］每位對應于相應的端口，若端口用于輸入，則可以通過相應的位讀取數據；若端口用于輸出，則可以通過相應的位輸出數據；若端口用于其他功能，則其值無法確定。
　　GPFUP位描述
　　GPF［7:0］［7:0］0：向相應端口管腳賦予上拉（pull-up）功能
　　1：取消上拉功能
　　為了驅動LED和蜂鳴器，首先通過端口配置寄存器將5個相應寄存器配置為輸出模式。然后通過對端口數據寄存器的寫操作，實現對每個GPIO設備的控制（發亮或發聲）。在下一個小節中介紹的驅動程序中，s3c2410_gpio_cfgpin（）函數和s3c2410_gpio_pullup（）函數將進行對某個端口的配置，而s3c2410_gpio_setpin（）函數實現向數據寄存器的某個端口的輸出。
　　11.3.2 GPIO驅動程序
　　GPIO驅動程序代碼如下所示：
　　/* gpio_drv.h */
　　#ifndef FS2410_GPIO_SET_H
　　#define FS2410_GPIO_SET_H
　　#include 《linux/ioctl.h》
　　#define GPIO_DEVICE_NAME “gpio”
　　#define GPIO_DEVICE_FILENAME “/dev/gpio”
　　#define LED_NUM 4
　　#define GPIO_IOCTL_MAGIC ‘G’
　　#define LED_D09_SWT _IOW（GPIO_IOCTL_MAGIC， 0， unsigned int）
　　#define LED_D10_SWT _IOW（GPIO_IOCTL_MAGIC， 1， unsigned int）
　　#define LED_D11_SWT _IOW（GPIO_IOCTL_MAGIC， 2， unsigned int）
　　#define LED_D12_SWT _IOW（GPIO_IOCTL_MAGIC， 3， unsigned int）
　　#define BEEP_SWT _IOW（GPIO_IOCTL_MAGIC， 4， unsigned int）
　　#define LED_SWT_ON 0
　　#define LED_SWT_OFF 1
　　#define BEEP_SWT_ON 1
　　#define BEEP_SWT_OFF 0
　　#endif /* FS2410_GPIO_SET_H */
　　/* gpio_drv.c */
　　#include 《linux/config.h》
　　#include 《linux/module.h》
　　#include 《linux/moduleparam.h》
　　#include 《linux/init.h》
　　#include 《linux/kernel.h》 /* printk（） */
　　#include 《linux/slab.h》 /* kmalloc（） */
　　#include 《linux/fs.h》 /* everything.。. */
　　#include 《linux/errno.h》 /* error codes */
　　#include 《linux/types.h》 /* size_t */
　　#include 《linux/mm.h》
　　#include 《linux/kdev_t.h》
　　#include 《linux/cdev.h》
　　#include 《linux/delay.h》
　　#include 《linux/device.h》
　　#include 《asm/io.h》
　　#include 《asm/uaccess.h》
　　#include 《asm/arch-s3c2410/regs-gpio.h》
　　#include “gpio_drv.h”
　　static int major = 0; /* 采用字符設備號的動態分配 */
　　module_param（major， int， 0）; /* 以參數的方式可以指定設備的主設備號*/
　　void s3c2410_gpio_cfgpin（unsigned int pin， unsigned int function）
　　{ /* 對某個管腳進行配置（輸入/輸出/其他功能）*/
　　unsigned long base = S3C2410_GPIO_BASE（pin）; /* 獲得端口的組基地址*/
　　unsigned long shift = 1;
　　unsigned long mask = 0x03; /* 通常用配置寄存器的兩位表示一個端口*/
　　unsigned long con;
　　unsigned long flags;
　　if （pin 《 S3C2410_GPIO_BANKB）
　　{
　　shift = 0;
　　mask = 0x01; /* 在GPA端口中用配置寄存器的一位表示一個端口*/
　　}
　　mask 《《= （S3C2410_GPIO_OFFSET（pin） 《《 shift）;
　　local_irq_save（flags）; /* 保存現場，保證下面一段是原子操作 */
　　con = __raw_readl（base + 0x00）;
　　con &= ~mask;
　　con |= function;
　　__raw_writel（con， base + 0x00）; /* 向配置寄存器寫入新配置數據 */
　　local_irq_restore（flags）; /* 恢復現場 */
　　}
　　void s3c2410_gpio_pullup（unsigned int pin， unsigned int to）
　　{ /* 配置上拉功能 */
　　unsigned long base = S3C2410_GPIO_BASE（pin）; /* 獲得端口的組基地址*/
　　unsigned long offs = S3C2410_GPIO_OFFSET（pin）;/* 獲得端口的組內偏移地址 */
　　unsigned long flags;
　　unsigned long up;
　　if （pin 《 S3C2410_GPIO_BANKB）
　　{
　　return;
　　}
　　local_irq_save（flags）;
　　up = __raw_readl（base + 0x08）;
　　up &= ~（1 《《 offs）;
　　up |= to 《《 offs;
　　__raw_writel（up， base + 0x08）; /* 向上拉功能寄存器寫入新配置數據*/
　　local_irq_restore（flags）;
　　}
　　void s3c2410_gpio_setpin（unsigned int pin， unsigned int to）
　　{ /* 向某個管腳進行輸出 */
　　unsigned long base = S3C2410_GPIO_BASE（pin）;
　　unsigned long offs = S3C2410_GPIO_OFFSET（pin）;
　　unsigned long flags;
　　unsigned long dat;
　　local_irq_save（flags）;
　　dat = __raw_readl（base + 0x04）;
　　dat &= ~（1 《《 offs）;
　　dat |= to 《《 offs;
　　__raw_writel（dat， base + 0x04）; /* 向數據寄存器寫入新數據*/