GPIO篇
从电路角度来看，S3C2440也只不过是一个集成电路芯片而已，无论它内部原理多么复杂，它与硬件打交道的也就只有那些管脚而已。我们都知道，用单片机操纵硬件完成一个动作，无论它动作有多么复杂，对单片机而言最终都转化为引脚按一定时序输入输出高低电平。因此我们学习处理器的终极目标是要控制处理器按我们的想法输入输出高低电平，无论哪种处理器，对它的控制，都是通过读写寄存器来完成的。对于初学者，我们暂先不需要理解２４４０复杂的内部结构。我们可以以它的GPIO为切入点，一步步深入学习。认识２４４０有多少引脚、怎样分类、每个引脚的功能是什么、怎样控制一个引脚输入输出高低电平，怎么样把引脚设置为其他功能和做其他事情。
一、初步认识S3C2440A
下面，我们先来认识S3C2440A这款处理器。
【S3C2440Ａ简介】
S3C2440Ａ是三星公司推出的基于ARM920t内核的32／１６位RISC微处理器。主要用于手持设备和中高端电子产品中。它内部集成16k数据cashe、16k指令cashe，内存管理单元MMU，4KBSRAM(片内内存), nandflash控制器，LCD控制器，USB控制器，中断控制器，支持60个中断源，4通道PWM定时器，1个看门狗定时器。２４个外部中断源，两通道ＳＰＩ。具有ＰＬＬ片上时钟发生器。片内集成ＲＴＣ实时时钟芯片。８通道１０位的Ａ／Ｄ转换器，４通道ＤＭＡ、系统主频400MHZ，最高533ＭＨＺ，通过软件设置。130个多用输入输出口。3通道UART。
二、2440的ＧＰＩＯ口及其控制方法
2440有130个通用输入输出口（ＧＰＩＯ口），分为GPA、GPB、GPC、GPD、GPE、GPF、GPG、GPH、GPI、GPJ共9组，每个端口有三组寄存器来控制，分别是ＧＰｘＣＯＮ（ＧＰｘ设置寄存器，用于设置引脚是输入、输出、还是其他功能）、GPxDAT (GPx数据寄存器，用于读写引脚的电平值)、GPxUP(GPx上拉电阻寄存器，用于确定引是否使用上拉电阻)
［ＧＰｘＣＯＮ寄存器的功能］：ＧＰｘ配置寄存器用于确定ｘ端口（ｘ取Ｂ～Ｊ）是输入、输出、还是其他功能。通过写此寄存器来配置相应引脚的功能，其中每两位控制一个引脚的功能。特别要注意的是2440上电复位后ＧＰＩＯ都默认为输出模式。
[D1:D0]=［０:０］ 输入功能
[D1:D0]=［０:1］ 输出功能
[D1:D0]=［1 :０］ 特殊功能 （中断，ＰＷＭ，UART、AD。。。。）
[D1:D0]=［1 :1］ 未定义其功能
[GPxＤＡＴ寄存器的功能]:当引脚被设置为输出时，它的每一位控制一个引脚输出高电平还是低电平低，当引脚设置为输入时，可以通过读次寄存器的值来判断对应引脚电平的高低。
[ＧＰｘＵＰ上拉电阻使能寄存器的功能]:GPxUP寄存器的m位用于确定X端口（B~J）的第m个引脚是否用上拉电阻，[m位]=1：不适用上拉电阻[m位]=0：使用上拉电阻。
上拉、下拉电阻的作用是当GPIO口既不是高电平、也不是低电平、而是高阻状态时，由上拉电阻把引脚的电平确定为一个确定的值（高或低）。
【ＧＰＩＯ口的操作步骤总结】
１：根据原理图看你要让ＧＰＩＯ口输出还是输入还是用做其他功能，设置ＧＰＣＯＮ寄存器（００输出０１输入１０其他１１为定义）；
２：如果设置为输出，则可以通过写ＧＰＤＡＴ寄存器，写１输出高电平，写０输出低电平。
如果设置为输入，则可以读此寄存器的值来判断引脚现在的电平状态，如果设置为其他功能，则按芯片手册上的说明操作，这儿先不做说明，后面会详细介绍。
３：设置引脚是否使用上拉电阻，如果某引脚需要上拉电阻，只要往ＧＰｘＵＰ对应的位中写０即可，如果不需要上拉电阻，则往ＧＰｘＵＰ对应的位中写１（注意ｘ表示Ｂ～Ｊ）
三、ＧＰＩＯ实验（ｌｅｄ、蜂鸣器、键盘）
一：首先，搭建好开发环境：
开发环境windowsXP（如果是win7建议换装XP系统，后续很多软件不兼容）,安装好usb下载驱动、usb转串口驱动、和keil4集成开发环境。硬件上需要usb转串口线、usb下载线、以及电源线，（因为刚买到的板子一般都已经预装了bootloader因此JＴＡＧ暂时没用)整个安装过程过程网上都有，这儿不再说明。
二：添加启动文件：
这儿我们要把2440当单片机来使用，但是不同的是２４４０一上电，系统的看门狗定时器是开着的，它会倒数计时，3秒不去关它，它就会让系统重启。而且ＣＰＵ外接的64KＳＤＲＡＭ（内存）未初始化不能用，只能用片内的4KRAM,所以还需要初始化系统SDRAM，而且刚一上电系统的主频12M很低，可以通过软件来提高主频。因此，在编写ｍｉａｎ（）函数前首先要编写系统的初始化代码。具体地说来就是要１：关闭看门狗（必做）２：初始化内存（视情况而定，选做）3：设置系统主频（选作）4：设置好堆栈，调用ｍａｉｎ（）函数（必做）。详细代码及解释如下，如果难以理解，其实ｋｅｉｌ４编译器已经帮我们写好了启动代码head.s，直接点击是添加即可。
n ２４４０启动代码：
［原理］２４４０一上电，系统的看门狗定时器是开着的，它会倒数计时，3秒不去关它， 它就会让系统重启。而且ＣＰＵ外接的64KＳＤＲＡＭ（内存）未初始化不能用， 只能用片内的4KRAM,所以还需要初始化系统SDRAM，而且刚一上电系统的 主频12M很低，可以通过软件来提高主频。因此，在编写ｍｉａｎ（）函数前首 先要编写系统的初始化代码
［步骤］：
１：关闭看门狗（必做）
２：初始化ＳＤＲＡＭ（选作）
３：初始化系统时钟 （选作）
４：设置好堆栈调用ｍａｉｎ（）函数（必做）
/***************************************************************************************************/
实验1：GPIO输入操作之——控制4个led
［原理］：硬件上led1~led4分别接2440的GPB5，GPB6，GPB7，GPB8，低电平点亮led。
软件上ＧＰＢＣＯＮ寄存器两位控制１个引脚为输入输出还是其它功能
ＧＰＢＤＡＴ寄存器写０对应引脚输出低电平写１对应引脚输出高电平。
［步骤］：1：设置GPBCON寄存器为输出模式，往寄存器里面写00为输入01为输入
2：写ＧＰＢＤＡＴ中的某一位为１输出高电平，写０输出低电平。
/********************************************************************************************/
练习１：用软件延时方法让四个led闪烁
/*********************************************************************************************/
/*宏定义，定义GPBCON寄存器GPBDAT寄存器，可以直接包含系统提供的库函数,包含头文件即可#incldue<s3c2440.h>*/
#define GPBCON (*(volatile unsigned long *) 0x56000010)
#define GPBDAT (*(volatile unsigned long *) 0x56000014)
#define uint unsigned int
/*延时函数*/
void delay(uint aa)
{
uint i,j;
for(i=50000;i>0;i--)
for(j=aa;j>0;j--)
{}
}
/*主函数*/
void main(void)
{
GPBCON=0x15400;//GPB5~GPB8全部设置为输出模式0001 0101 0100 0000 0000
while(1)
{
GPBDAT=0x00000001;//GPB5~GPB8全部输出高电平，4个led全亮
delay(300);
GPBDAT=0x000001e0;//GPB5~GPB8全部输出高电平，4个led全灭
delay(300);
}
}
/*********************************************************************************************/
练习2：用数组实现流水灯
/*********************************************************************************************/
#include<s3c2440.h>
#define uint unsigned int
uint led[]={0x000001c0,0x000001a0,0x00000160,0x000000e0};
void delay(uint aa);
int main(void)
{
char i;
GPBCON=0x00015400;//01 0101 0100 0000 0000
while(1)
{
for(i=0;i<4;i++)
{
GPBDAT=led[i];
delay(300);
}
}
return 0;
}
void delay(uint aa)
{
uint i,j;
for(i=50000;i>0;i--)
for(j=aa;j>0;j--)
{}
}
注意：led数组的类型不能是unsigned char型，因为数组值大于uchar型,数据溢出，导致程序出错。
/*********************************************************************************************/
练习3：蜂鸣器滴滴的鸣叫实验
/***************************************************************************************************/
#include<s3c2440.h>
#define uint unsigned int
#define beep_on 0x00000001
#define beep_off 0x00000000
void delay(uint aa);
int main()
{
GPBCON=0x00000001;
while(1)
{
GPBDAT=beep_on;
delay(100);
GPBDAT=beep_off;
delay(100);
}
return 0;
}
void delay(uint aa)
{
uint i,j;
for(i=50000;i>0;i--)
for(j=aa;j>0;j--)
{}
}
/***************************************************************************************************/
练习4：通过循环左移右移实现流水灯
/*********************************************************************************************/
#include<s3c2440.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
void delay(uint aa);
void main(void)
{
uint i,j;
GPBCON=0x00015400;
while(1)
{
for(i=5;i<=8;i++)
{
GPBDAT=~(1<<i);
delay(100);
}
}
}
void delay(uint aa)
{
uint i,j;
for(i=60000;i>0;i--)
for(j=aa;j>0;j--)
{}
}
/*********************************************************************************************/
GPIO操作之---6个独立按键驱动
[原理]：低电平按键按下
六个输入引脚： EINT8 ---- (GPG0) --- K1
* EINT11 ---- (GPG3) --- K2
* EINT13 ---- (GPG5) --- K3
* EINT14 ---- (GPG6) --- K4
* EINT15 ---- (GPG7) --- K5
* EINT19 ---- (GPG11) --- K6 （按下低电平）
/**********************************************************************************************/
练习5：按下按K1键时蜂鸣器名叫，松开k1手时蜂鸣器停止名叫
/*********************************************************************************************/
/*按下k1键蜂鸣器鸣叫、松开手时，蜂鸣器停止鸣叫*/
#include<s3c2440.h>
int main()
{
GPBCON=0x00000001;
GPGCON=0x00000000;
while(1)
{
if((GPGDAT&0x00000001)==0)
GPBDAT=0x00000001;
else
GPBDAT=0x00000000;
}
return 0;
}
/*********************************************************************************************/
练习6：k1按下时led全部闪动，松开手时led流动
/*********************************************************************************************/
#include<s3c2440.h>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
void led_liu();
void delay(unsigned int aa);
void led_jump();
void main()
{
GPBCON=0x00015400;//01 0101 0100 0000 00005678设置为输出模式
GPGCON=0x00000000;//GPG全部设置为输入
while(1)
{
if((GPGDAT&0x00000001)==0)
led_jump();
else
led_liu();
}
}
void led_liu()
{
uchar i,aa=10;
for(i=5;i<=8;i++)
{
GPBDAT=~(1<<i);
delay(100);
}
}
void led_jump()
{
uchar aa=10;
GPBDAT=0x00000000;//00000
delay(300);
GPBDAT=0x000001e0;//0001 1110 0000
delay(300);
}
void delay(unsigned int aa)
{
uint i,j;
for(i=50000;i>0;i--)
for(j=aa;j>0;j--)
{}
}
【总结】GPGDAT&0x00000001这句很重要，分析为什么这样写？？
/*********************************************************************************************/
练习7：按下k1~k4时对应点亮led1~led4*/
/*********************************************************************************************/
#include<s3c2440.h>
void main()
{
char aa=5;
GPBCON=0x00015400;//01 0101 0100 0000 0000
GPGCON=0x00000000;
while(1)
{
if((GPGDAT&0x00000001)==0)
aa=5;
if((GPGDAT&0x00000008)==0)
aa=6;
if((GPGDAT&0x00000020)==0)
aa=7;
if((GPGDAT&0x00000040)==0)
aa=8;
GPBDAT=~(1<<aa);
}
}
/********************************************************************************************
按键k1按下去之后、蜂鸣器名叫、松开手时、蜂鸣器停止名叫。（主要是位操作的正确方法）
*********************************************************************************************/
#include<s3c2440.h>
int main()
{
GPBCON=GPBCON&0xfffffffc|0x00000001;//*1100 仅仅将ＧＰＢ０设置为输出模式、而不改变其他位
GPGCON=GPGCON&0xffffff3c;//111 0011 1100 仅仅将GPG0和GPG3设置为输入模式、而不改变其他位
while(1)
{
if((GPGDAT&0x00000001)==0)
GPBDAT=GPBDAT&0xfffffffe|0x00000001;//仅仅将GPB0设置为1、其他位的电平不要发生变化
else
GPBDAT=GPBDAT&0xfffffffe;//仅仅将GPB0设置为0、而不影响其他位
}
return 0;
}
总结：在实际编程中、因为ARM的寄存器不可以直接位寻址、所以我们要想只改变其中的几个位的状态、我们只要按照上面的这种方法便可以实现了。这个很重要、因为你如果直接对一个寄存器赋值、你可能在改变这个值的时候、也改变了其他位的值、而恰恰这一位很重要、那么就可能导致程序出错。这很致命的。