使用/dev/mem内存映射的方式操作GPIO口

使用的是全志H3的芯片，运行Debian Desktop系统的ARM版本Armbian，要控制外部几个IO口，可以使用很多种方法，如果对GPIO的操作速度有要求就需要使用直接操作内存寄存器的方式来控制GPIO口。AllWinner的官方数据手册文档上介绍了GPIO的寄存器内容：

GPIO寄存器映射表

GPIO配置寄存器

GPIO的寄存器在内存的基地址是0x01C20800，所以要将0x01C20800之后的内容映射到进程的虚拟内存之中，使用的mmap函数，这个函数的使用有不少限制，比如最后一个参数offset的意思是要被映射的物理内存地址偏移量，比如这里就是0x01C20800，但是要求这个offset必须是页大小的整倍数，所以这里0x01C20800并不能直接作为offset值，需要向前截取到为页大小整倍数的地址，然后在映射后的虚拟地址上加上多余的偏移量，具体程序执行如下面的GPIO_Init函数中的操作方法。

下面是gpio.c文件的内容：

#include "gpio.h" 

PIO_Map *PIO = NULL;
unsigned int *gpio_map;

void GPIO_Init(void)
{
unsigned int fd;
unsigned int addr_start, addr_offset;
unsigned int PageSize, PageMask;

if((fd = open("/dev/mem",O_RDWR)) == -1)
{
printf("open error\r\n");
return;
}

PageSize = sysconf(_SC_PAGESIZE);//页大小
PageMask = (~(PageSize-1));//页掩码
printf("PageSize:%d,PageMask:%.8X\r\n",PageSize,PageMask);

addr_start = PIO_BASE_ADDRESS & PageMask;
addr_offset = PIO_BASE_ADDRESS & ~PageMask;
printf("addr_start:%.8X,addr_offset:%.8X\r\n",addr_start,addr_offset);

if((gpio_map = mmap(NULL,PageSize*2,PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED,fd,addr_start)) == NULL)
{
printf("mmap error\r\n");
close(fd);
return;
}
printf("gpio_map:%.8X\r\n",gpio_map);

PIO = (PIO_Map *)((unsigned int)gpio_map + addr_offset);
printf("PIO:%.8X\r\n",PIO);

close(fd);
}

void GPIO_ConfigPin(PORT port,unsigned int pin,PIN_MODE mode)
{
  if (gpio_map == NULL)
    return;
PIO->Pn[port].CFG[pin / 8] &= ~((unsigned int)0x07 << pin % 8 * 4);
PIO->Pn[port].CFG[pin / 8] |= ((unsigned int)mode << pin % 8 * 4);
}

void GPIO_SetPin(PORT port,unsigned int pin,unsigned int level)
{
  if (gpio_map == NULL)
    return;
if(level)
PIO->Pn[port].DAT |= (1 << pin);
else
PIO->Pn[port].DAT &= ~(1 << pin);
}

下面是gpio.h文件：

#ifndef __GPIO_H__
#define __GPIO_H__
#include<stdio.h> 
#include<unistd.h> 
#include<sys/mman.h> 
#include<sys/types.h> 
#include<sys/stat.h> 
#include<fcntl.h> 

#define PIO_BASE_ADDRESS0x01C20800

typedef struct
{
unsigned int CFG[4];
unsigned int DAT ;
unsigned int DRV0;
unsigned int DRV1;
unsigned int PUL0;
unsigned int PUL1;
}PIO_Struct;

typedef struct
{
PIO_Struct Pn[7];
}PIO_Map;

typedef enum
{
PA = 0,
PB = 1,
PC = 2,
PD = 3,
PE = 4,
PF = 5,
PG = 6,
}PORT;

typedef enum
{
IN= 0x00,
OUT= 0x01,
AUX= 0x02,
INT= 0x06,
DISABLE= 0x07,
}PIN_MODE;

extern PIO_Map *PIO;

void GPIO_Init(void);
void GPIO_ConfigPin(PORT port,unsigned int pin,PIN_MODE mode);
void GPIO_SetPin(PORT port,unsigned int pin,unsigned int level);
unsigned int GPIO_GetPin(PORT port,unsigned int pin);
void GPIO_Free(void);
#endif

#include<stdio.h> 
#include<unistd.h> 
#include<sys/mman.h> 
#include<sys/types.h> 
#include<sys/stat.h> 
#include<fcntl.h> 
#include "gpio.h" 

int main()
{
GPIO_Init();

int a = 0;
GPIO_ConfigPin(PA,15,OUT);
while(1)
{
GPIO_SetPin(PA,15,a = ~a);
usleep(100000);
}

GPIO_Free();
}