迅为2K1000龙芯开发板pmon 下操作 GPIO

我们可以来学习如何在 pmon 下操作 gpio 了，为什么要把这个需求单独拿出来讲呢？因为有的时候我们做了一款产品，在特定的环境下需要让 GPIO 在上电时就是就保证是一个确定的电平，如高电平或者低电平。 Uboot 上这些资料非常的多，所以我们别的板子对于这个需求就没单独拿出来给大家讲，但是龙芯用的是 pmon， pmon 上相关的资料太少了，所以有必要单独作为一章给大家讲解。

平台：迅为i.TOP-2K1000开发板

CPU：国产龙芯处理器，双核64位系统，板载2G DDR3内存，

系统支持：busybox,buiroot,Loognix,qt

在 pmon 下控制 GPIO 有俩种方法，这里以开发板上的 led3 给大家举例，一种方法是在 c 语言环境建立之前来控制，另一种方法是在 c 语言环境建立以后来控制。我们分别来看一下这俩种方法。

1 软硬件分析
这里以开发板上的 led3 给大家举例，我们打开开发板的底板原理图，找到 led3 的电路，如下图所示：

通过硬件电路图我们可以发现，当 LS2K_GPIO0 管脚输出为高电平时， Led3 发光，反之则不发光。我们查阅数据手册得知，龙芯 2K1000 共有 60 个 GPIO 引脚， 4 个为专用 GPIO，其余 56 个与其他功能复用。

开发板上 Led3 连接的管脚为 GPIO0，其中 GPIO0~GPIO3 为专用 GPIO 管脚，所以不需要设置复用，如下图所示。注意！如果你用的不是专用 GPIO 引脚，则需要设置复用关系！

如果要操作一个 GPIO，我们光知道他的复用关系还不行，我们还要操作 GPIO 的方向寄存器以及数据寄存器，通过查阅数据手册，我们发现 LS2K 的 GPIO 的方向寄存器的地址为 0x1fe10500，数据寄存器的地址为0x1fe10510，如下图所示：

方向寄存器描述：

通过上图我们可以发现，如果为 0，则 GPIO 的方向为输入，反之则为输出。 0 到 63 分别对应 60 个 GPIO。数据寄存器描述：

通过上图我们可以发现，如果为 0，则 GPIO 输出低电平，反之则为输高电平。 0 到 63 分别对应 60 个 GPIO。

2 通过 C 控制 GPIO

2.1 编写驱动程序
首先我们使用命令 cd Targets/LS2K/dev 进到 pmon 的 Targets/LS2K/dev 目录，在这个目录下放的是和 LS2K相关的驱动代码，如下图所示：

然后我们这个这个目录下使用命令 vim topeet_led.c 创建一个 c 程序，并输入以下代码：

#include <stdio.h>
/*
* 初始化 led3 管脚
*/
void led3_init(void)
{
*(volatile int *)0xbfe10500 &= ~(0x01); //设置方向为输出
*(volatile int *)0xbfe10510 &= ~(0x01); //默认输出低电平
printf("led3 init!\n");
} /
*
* 点亮 led3
*/
void led3_on(void)
{
*(volatile int *)0xbfe10510 |= 0x01; //输出高电平
printf("led3 on!\n");
} /
*
* 熄灭 led3
*/
void led3_off(void)
{

*(volatile int *)0xbfe10510 &= ~(0x01); //输出低电平
printf("led3 off!\n");
}

为什么这里的我们操作的地址是 0xbfe10500 和 0xbfe10510 而不是我们在上一小节所说的 0x1fe10500和 0x1fe10510 呢，因为系统上电启动后，任何 MIPS 架构的 CPU 都是从系统的虚拟地址 0xbfc00000 启动的，其对应的物理地址为 0x1FC00000，所以这里我们操作的是 0x1fe10500 和 0x1fe10510 对应的虚拟地址0xbfe10500 和 0xbfe10510。创建完成后如下图所示：

2.2 添加编译规则
接下来就是要把我们添加的这个 C 程序编译到 pmon 里面，这个要如何添加呢，如果大家看了第 9.3 小节，我相信大家一定知道要怎么做了。我们进到 pmon 源码下的 argets/LS2K/conf 文件夹，

然后使用命令 vim files.LS2K 打开配置文件，并在配置文件的最下面添加以下代码
file Targets/LS2K/dev/topeet_led.c如下图所示：

2.3 控制 led
在 9.4 小节，我们分析了 pmon 的启动流程，最终会在 Targets/LS2K/ls2k/tgt_machdep.c 下的 c 文件里面的 initmips 函数初始化外设，所以我们是不是只要在这里调用我们写的 C 程序就可以了呢。
我们打开 Targets/LS2K/ls2k/tgt_machdep.c 文件，在 initmips 函数里面添加以下代码：

led3_init();
int j=3;
while(j--)
{
led3_on();
delay(1000000);
led3_off();
delay(1000000);
}

如下图所示：

9.6.2.4 编译验证
我们将编译好的 pmon 烧写到开发板，观察 led3 的现象，可以发现在 pmon 启动的时候 led3 会闪烁 3次，说明我们在 pmon 下控制 led 成功，同时可以在控制终端看到如下打印，如下图所示：

至此，通过 C 控制 GPIO 完成。如大家没有成功点亮，可以参考手册 9.7.6 章节使用 Ejtag 单步调试 pmon。

3 通过汇编控制 GPIO
上一小节，我们使用了 C 语言控制了 gpio，这一小节我们来看一下如何使用汇编来控制 gpio 呢？有的同学可能会有疑问了，既然我们可以使用 C 语言来控制 gpio，为什么我们还要使用更底层的汇编语言呢，如果我们要使用 C 语言，是不是需要等待 C 语言环境建立起来才可以使用呢，那他是不是就要比汇编稍微的慢一些呢，如果我们想让他上电立马就确定 gpio 管脚的电平的状态，使用汇编会更好些。
我们打开 Targets/LS2K/ls2k/start.S 下的 start.S 文件，我们在 9.4.2 小节里面已经确定了他的位置，这里就不在赘述了。
然后我们在第 487 行输入以下代码，同样，这里还是用 gpio0 给大家举例
/*
*设置使用 GPIO 的方向为输出
*/
li v0, 0xbfe10500
ld v1, (v0)
dli a0, (1<<0) //gpio0
or v1, a0
xor v1, a0
sd v1, (v0)
/*
*找到 GPIO 输出数据寄存器
*/
//0x10(v0)这种写法就是给 v0 地址偏移 0x10，v0 地址是 0xbfe10500，偏移 0x10 就是 0xbfe10510，即
输出数据寄存器
ld v1, 0x10(v0)
/*
*给数据寄存器写 1 输出高电平
*/
or v1, a0
sd v1, 0x10(v0) //on
/*
*延迟
*/
dli a2,0xffff //delay
1:
subu a2, 0x1

nop
bgtz a2, 1b
/*
*给数据寄存器写 0 输出低电平
*/
or v1, a0

xor v1, a0 //off

sd v1, 0x10(v0)

/*
*延迟
*/
dli a2,0xffff //delay
2:
subu a2, 0x1
nop
bgtz a2, 2b
如下图所示：

汇编程序的思路同 C 语言一下，同样第一步也是先设置 gpio 的复用以及方向，如果是专用 gpio 则不用设置复用关系。第二步则是设置 gpio 输出的高低电平。只不过现在我们是用汇编来完成这个操作，如大家对汇编指令不是很清楚，可以参考资料中的龙芯架构参考手册，位置： LS2K1000 开发板资料\07_第三方库以其他参考资料\01_其他参考资料我们将编译好的 pmon 镜像烧写开发板，开机上电会可以观察到开发板立刻闪烁一下，闪烁完以后串口终端才有打印信息出现。
如大家没有成功点亮，可以参考手册 9.7.5 章节使用 Ejtag 单步调试 pmon。

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