iMX6系列应用笔记-iMX6Q GPIO 功能应用操作讲解

原创 2021-01-20 12:58:00 iMX6 iMX6q
本文以飞凌嵌入式OKMX6Q/DL-C开发板为基础讲解，操作系统为Linux3.0.35，其它品牌产品请参考使用，本文主要介绍了iMX6Q开发板GPIO的操作，写本文章主要是记录日常客户经常问到的一些问题，为客户提供一些解决思路，希望可以协助客户加速产品的研发速度，由于水平有限，在服务过程中所提供的任何资料和信息，都仅供参考。

一、通用GPIO的使用

在嵌入式系统中对GPIO的操作是最基本的操作。在Linux中有一个通用的GPIO操作接口。在imx6Q开发板文件系统中会有一个控制GPIO的目录：/sys/class/gpio；Linux-3.0.35内核中Documention文件夹下边有gpio.txt文档可以参考。 


root@freescale /sys/class/gpio$ ls
export       gpiochip0    gpiochip160  gpiochip32   gpiochip96
gpiochip128   gpiochip192   gpiochip64    unexport




名称

描述

export

导出GPIO操作接口

unexport

撤销GPIO操作接口的导出

gpiochip0

GPIO1组

gpiochip32

GPIO2组

gpiochip64

GPIO3组

gpiochip96

GPIO4组

gpiochip128

GPIO5组

gpiochip160

GPIO6组

gpiochip192

GPIO7组

 其中，export和unexport为GPIO子系统的属性文件，其余七个文件则为符号链接（gpiochip0，gpiochip32，gpiochip64，gpiochip96，gpiochip128，gpiochip160，gpiochip192），分别指向各自对应的GPIO组。以gpiochip0为例，此目录下的文件有： 


root@freescale /sys/class/gpio/gpiochip0$ ls
base       label      ngpio      power      subsystem  uevent



名称

描述

base

GPIO组的初始编号

label

GPIO组标签

ngpio

该组的GPIO总数

power

设备供电方面的相关信息

subsystem

符号链接，指向父目录

uevent

内核与udev(自动设备发现程序)之间的通信接口

当我们操作某个GPIO之前，需要先向export文件写入该GPIO编号以导出它的设备目录。GPIO编号的计算公式如下所示：

           GPIO编号=（BANK-1）*32+N

 在公式中BANK为GPIO引脚所在的GPIO组编号，N则为引脚在该个BANK中的序号。以GPIO7-IO03 为例，其BANK值为7，N值为3，因此排列序号为(7-1)*32+3=195。

下面介绍该目录下的一些操作的用法。

1、GPIO编号导出

文件系统中/sys/class/gpio/export文件用于通知系统需要导出要控制的GPIO的编号：echo 195 >/sys/class/gpio/export

命令成功后生成/sys/class/gpio/gpio195目录。如果没有出现相应的目录，说明此引脚不可导出，一般这种情况是驱动中pinmux功能配置不正确，或者配置了多种pinmux功能引起冲突导致。

2、取消GPIO编号导出

文件系统中/sys/class/gpio/unexport文件 用于通知系统取消GPIO编号导出：echo 195  > /sys/class/gpio/unexport

3、 配置GPIO的输入输出方向

echo out >/sys/class/gpio/gpio195/direction

direction可接收的参数：in，out，high，low；其中high，low设置方向为输出并将value值设置为相应的1/0。

4、查看GPIO的输入输出方向：cat /sys/class/gpio/gpio195/ direction

5、配置GPIO的高低电平（值为1/0）

当gpio配置为输出模式时，可以通过设置value值设置gpio的高低电平。

echo 1 >/sys/class/gpio/value

6、 查看GPIO的输出值cat /sys/class/gpio/gpio195/value

二、修改Pinmux配置

驱动中的主要位置：linux3.0.35/drivers/gpio/gpiolib.c

修改文件arch/arm/mach-mx6/board-mx6q_sabresd.h，在其中增加该引脚对应的gpio配置，该引脚如果有其他复用配置，需要将其他复用配置去掉，只保留一种pinmux配置。内核中引脚功能定义在arch/arm/plat-mxc/include/mach/iomux-mx6q.h文件中，该文件对每个引脚的复用功能进行了定义，有兴趣的可以自己看一下。

以释放原SD卡功能占用的部分引脚为例：

修改文件arch/arm/mach-mx6/board-mx6q_c_sabresd.h，在其中增加如下定义： 


/*GPIO*/3
       MX6Q_PAD_SD3_CLK__GPIO_7_3,
       MX6Q_PAD_SD3_CMD__GPIO_7_2,
       MX6Q_PAD_SD3_DAT2__GPIO_7_6,
       MX6Q_PAD_SD3_DAT3__GPIO_7_7,
       MX6Q_PAD_SD3_DAT4__GPIO_7_1,
       MX6Q_PAD_SD3_DAT5__GPIO_7_0,
       MX6Q_PAD_SD3_DAT6__GPIO_6_18,
       MX6Q_PAD_SD3_DAT7__GPIO_6_17,
       MX6Q_PAD_NANDF_D1__GPIO_2_1,
       MX6Q_PAD_NANDF_D0__GPIO_2_0,


将原来的SD卡的功能注释掉 


/* USDHC3 */
/*      MX6Q_PAD_SD3_CLK__USDHC3_CLK_50MHZ,
        MX6Q_PAD_SD3_CMD__USDHC3_CMD_50MHZ,
        MX6Q_PAD_SD3_DAT0__USDHC3_DAT0_50MHZ,
        MX6Q_PAD_SD3_DAT1__USDHC3_DAT1_50MHZ,
        MX6Q_PAD_SD3_DAT2__USDHC3_DAT2_50MHZ,
        MX6Q_PAD_SD3_DAT3__USDHC3_DAT3_50MHZ,
        MX6Q_PAD_SD3_DAT4__USDHC3_DAT4_50MHZ,
        MX6Q_PAD_SD3_DAT5__USDHC3_DAT5_50MHZ,
        MX6Q_PAD_SD3_DAT6__USDHC3_DAT6_50MHZ,
        MX6Q_PAD_SD3_DAT7__USDHC3_DAT7_50MHZ,
        MX6Q_PAD_NANDF_D0__GPIO_2_0,          
        MX6Q_PAD_NANDF_D1__GPIO_2_1,            */



修改前：

 

修改后：

 

修改完成后重新编译内核，并将镜像烧写到iMX6Q开发板上进行测试。

测试

echo 195 > /sys/class/gpio/export

echo out > /sys/class/gpio/gpio195/direction

echo 1 > /sys/class/gpio/gpio195/value

cat /sys/class/gpio/gpio195/value


三、Datasheet查看gpio

1、GPIO地址

IMX6DQRM.pdf手册中的第28章描述的是gpio相关的内容。

手册第二章Memory Maps内存映射大概在215页，有关于GPIO组的映射地址：

 

2、GPIO寄存器

数据手册第28章中第1429页描述的是GPIO控制的8个32位寄存器。

寄存器

描述

GPIOx_DR

数据寄存器，当GPIO为输出时，可以通过写DR寄存器来驱动gpio引脚

GPIOx_GDIR

控制GPIO引脚方向

GPIOx_PSR

当GPIO为输入时，从PSR寄存器读取数据

GPIOx_ICR1

配置GPIO中断的触发方式，高低电平出发还是沿触发

GPIOx_ICR2

配置GPIO中断的触发方式，高低电平出发还是沿触发

GPIOx_IMR

中断屏蔽寄存器

GPIOx_ISR

中断状态寄存器

GPIOx_EDGR_SEL

设置边沿触发方式

3、引脚复用

iMX6Q数据手册36章IOMUX Controller这一章节有兴趣的也可以详细看一下或者从网络上找一些相关资料了解，此处不做详述

该章节主要描述引脚的复用配置以及一些功能的配置等，内核代码中关于这一块的配置在linux-3.0.35/arch/arm/plat-mxc/include/mach/iomux-mx6q.h文件中。该文件中的具体配置有兴趣的可以自己看一下，一般这块恩智浦NXP官方是默认配置好的，配置项的具体含义也可以从网上搜搜，并结合iomux-mx6q.h文件自己看看。

4、参数查找配置方法

手册第四章查找EIM_A22，可以看到需要ALT Mode是ALT5,而且Pad Settings需要配置的参数有PKE – ENABLED， 对应的Pad Registers为[SW_PAD_CTL_PAD_EIM_ADDR22]。

 

手册继续搜索[SW_PAD_CTL_PAD_EIM_ADDR22] 寄存器， 可以看到寄存器的具体配置和具体的偏移地址以及上拉的配置。

 

手册寻找对应的MUX Control Registers [IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_EIM_ADDR22]。可以看到具体的配置模式ALT5模式的配置值为0x05UL。

 

附录：常见GPIO调试问题处理参考

常见GPIO调试问题处理参考：

 1．如果在GPIO导出时出现Device or resource busy的情况

      一般都是该引脚在内核中配置为其他功能，需要仔细检查内核中引脚配置，不要被其他功能占用。

2．GPIO能够导出，但是使用的时候各种功能都不正常的情况

     这种情况一般也是引脚在内核中配置为其他功能，需要仔细检查内核中引脚配置，不要被其他功能占用（一般被串口占用会有这种情况）；

    还有就是检查硬件电路，看硬件上有没有上拉下拉这样的硬件控制。




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