C语言接口(mmap) · 荔枝派Zero指南

# C语言方式(mmap) 这里提供接近单片机寄存器操作的一种应用层GPIO操作方式，也封装成库给大家使用。 ## GPIO 寄存器介绍在[V3S datasheet](http://lichee.jicm.cn/doc/V3S/Allwinner_V3s_Datasheet_V1.0.pdf)第224页是GPIO控制器的相关介绍。 V3S从有PB/C/E/F/G 五个GPIO端口，每个都是32位端口（实际引脚没有引出那么多）, 也是32位寄存器。每个端口由以下几个寄存器组成： (n=1,2,4,5,6；寄存器基址为0x01C20800) |Register Name|Offset)|Description|详细描述| |---|----|---|--| |Pn_CFG0|n*0x24+0x00|Port n Configure Register 0 (n=1,2,4,5,6)| 每个脚4bit，最高位保留。000 输入 ; 001 输出 ; 010 外设功能1 ; 011 外设功能2 ; 100 外设功能3 ; 101 外设功能4 ; 110 EINT中断 ; 111 IO失能 | |Pn_CFG1|n*0x24+0x04|Port n Configure Register 1 |同上| |Pn_CFG2|n*0x24+0x08|Port n Configure Register 2 |同上| |Pn_CFG3|n*0x24+0x0C|Port n Configure Register 3 |同上| |Pn_DAT|n*0x24+0x10|Port n Data Register |每位代表输入输出值| |Pn_DRV0|n*0x24+0x14|Port n Multi-Driving Register 0 |0~3逐级递增| |Pn_DRV1|n*0x24+0x18|Port n Multi-Driving Register 1 |同上| |Pn_PUL0|n*0x24+0x1C|Port n Pull Register 0 |0浮空，1上拉，2下拉，3保留| |Pn_PUL1|n*0x24+0x20|Port n Pull Register 1 |同上| |Pn_INT_CFG0|0x200+n*0x20+0x00|PIO Interrrupt Configure Register0|0上升，1下降，2高电平，3低电平，4双边沿| |Pn_INT_CFG1|0x200+n*0x20+0x04|PIO Interrrupt Configure Register1|同上| |Pn_INT_CFG2|0x200+n*0x20+0x08|PIO Interrrupt Configure Register2|同上| |Pn_INT_CFG3|0x200+n*0x20+0x0C|PIO Interrrupt Configure Register3|同上| |Pn_INT_CTL|0x200+n*0x20+0x10|PIO Interrupt Control Register|0失能，1使能| |Pn_INT_STA|0x200+n*0x20+0x14|PIO Interrupt Status Register|0未发生中断，1发生中断。写1清除| |Pn_INT_DEB|0x200+n*0x20+0x18|PIO Interrupt Debounce Register|bit0，选择中断时钟，0,32Khz 低速时钟；1，24MHz主时钟。bit6:4，去抖时钟分频，选择的时钟源2^n分频，即最大256分频。| |寄存器|地址| |---|----| |PB配置|1C20824| |PC配置|1C20848| |PE配置|1C20890| |PF配置|1C208B4| |PG配置|1C208D8| ## mmap简介 mmap简单来说就是把一片物理内存空间（或者文件）映射到应用的虚拟内存空间，这样，直接在应用层就能操作 CPU的寄存器，类似于单片机的寄存器操作。我们只要封装好寄存器操作的库函数，就能在以后的程序里简单调用了~ 详细的mmap介绍可以参考附录的链接。为了操作寄存器，我们需要用到/dev/mem设备，这个设备是是物理内存的全映像，可以用来访问物理内存，一般用法是open("/dev/mem",O_RDWR|O_SYNC)，然后mmap，接着就可以用mmap的地址来访问物理内存，这实际上就是实现用户空间驱动的一种方法。 ~~~ #include <sys/mmap.h> void *mmap(void *start, size_t length, int prot, int flags, int fd, off_t offset); //start: 映射区的起始地址，0的话由接口自动返回 //length: 映射区的长度 //prot: 内存保护标志，不能与文件的打开模式冲突。以下值可以或组合。 //PROT_EXEC 页内容可以被执行 //PROT_READ 页内容可以被读取 //PROT_WRITE 页可以被写入 //PROT_NONE 页不可访问 //flag: 指定映射对象的类型，是否可以共享等。 //fd: 文件描述符 //oft: 被映射对象内容的起点偏移。映射物理内存的话，就是物理内存地址。**必须页对齐。** int munmap(void *start, size_t length); //start: 前面获得的地址 //length: 映射区的大小。 int msync ( void * addr , size_t len, int flags) //一般说来，进程在映射空间的对共享内容的改变并不直接写回到磁盘文件中，往往在调用munmap（）后才执行该操作。可以通过调用msync()实现磁盘上文件内容与共享内存区的内容一致。 //但是对于映射物理内存来说是直接作用的。 ~~~ 代码片段： ~~~ #include <sys/mmap.h> char dev_name[] = "/dev/mem"; GPIO_REGISTER *gpio_base; fd = open(dev_name,O_RDWR); if(fd<0){ printf("open %s is error\n",dev_name); return -1 ; } gpio_base = (GPIO_REGISTER *)mmap( 0, 0x32, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED,fd, 0x40060000 ); if(gpio_base == NULL){ printf("gpio base mmap is error\n"); close(fd); return -1; } //后面就是对寄存器操作了 //结束后解除映射 munmap(gpio_base, 0x32); ~~~ 我基于mmap写了个应用层调试寄存器的小程序，reg-dbger, 在github上可以下载使用。使用方法为： ~~~ reg-dbger r reg_addr //读寄存器 reg-dbger rb reg_addr bit_oft bit_cnt //读寄存器的bit_oft开始的bit_cnt位 reg-dbger w reg_addr value //写寄存器 reg-dbger wb reg_addr bit_oft bit_cnt value //写寄存器的bit_oft开始的bit_cnt位 reg-dbger dump reg_addr cnt //批量dump出cnt个寄存器值 ~~~ 比如操作gpio寄存器，点亮熄灭Zero上的绿色LED： ~~~ # PG0 # 配置寄存器 0x01C20800+6*0x24+0=1C208D8 # 数据寄存器 0x01C20800+6*0x24+0x10 = 1C208E8 reg-dbger r 1C208D8 reg-dbger r 1C208E8 reg-dbger wb 1C208D8 0 3 1 #输出状态 reg-dbger wb 1C208E8 0 1 0 #输出0，点亮 ~~~ 同样基于mmap写了个应用层操作GPIO的小程序，lpi-gpio, 在github上可以下载使用。使用方法为： ~~~ lpi-gpio set PG0 out/in 0/1/2 //设置为输出的话,0低电平，1,2高电平；设置为输入，0下拉，1上拉，2浮空。 lpi-gpio r PG0 lpi-gpio w PG0 0/1 lpi-gpio pwm PG0 100 200 //PG0 pwm输出，两个参数分别表示高低电平的微秒数（>60us） lpi-gpio test PG0 //测试PG0用函数翻转IO的最大速率，结果为1.85MHz lpi-gpio tfast PG0 //测试PG0用软件翻转IO的最大速率，结果为10MHz ~~~ 为方便在C语言里调用，我生成了gpio操作的动态库**libgpio.so**，大家可以在c程序中调用。 ~~~ int lpi_gpio_initlib(void); int lpi_gpio_init(int port, int pin, int dir, int val); ////PG0: port=6, pin=0 //val: 设置为输出的话,0低电平，1,2高电平；设置为输入，0下拉，1上拉，2浮空。 int lpi_gpio_r(int port, int pin); void lpi_gpio_w(int pin, int pin, int val); void lpi_gpio_deinitlib(void); ~~~ 这里是一个简单的使用例程： ~~~ #include "lpi_gpio.h" #define USLEEP_T 61 int main() { lpi_gpio_initlib(); lpi_gpio_init(6, 0, 1, 0); while(1) { //generate 1KHz PWM lpi_gpio_w(6, 0, 1); usleep(500-USLEEP_T); lpi_gpio_w(6, 0, 0); usleep(500-USLEEP_T); } lpi_gpio_deinitlib(); return; } ~~~ ~~~ //gcc -fPIC -shared -o libgpio.so lib_gpio.c //编译生成动态库 gcc test_gpio.c -L. -lgpio -o test_gpio //编译生成应用程序 LD_LIBRARY_PATH=. ./test_gpio //运行应用程序，手工指定动态库位置 //or add libgpio.so to /etc/ld.so.conf, ldconfig ~~~ ## 附录 mmap参考资料：http://blog.chinaunix.net/uid-26669729-id-3077015.html linux动态库：http://www.cnblogs.com/jiqingwu/p/linux_dynamic_lib_create.html linux静态库：http://www.cnblogs.com/jiqingwu/p/4325382.html