S3C2410共有117個I/O端口，共分為A~H共8組：GPA、GPB、...、GPH。S3C2440共有130個I/O端口，分為A~J共9組：GPA、GPB、...、GPJ。可以通過設置寄存器來確定某個引腳用于輸入、輸出還是其他特殊功能。比如：可以設置GPH6作為輸入、輸出、或者用于串口。

1 GPIO硬件介紹

1.1 通過寄存器來操作GPIO引腳

GPxCON用于選擇引腳功能，GPxDAT用于讀/寫引腳數據；另外，GPxUP用于確定是否使用內部上拉電阻。x為B、...、 H/J，沒有GPAUP寄存器。

1.1.1 GPxCON寄存器

從寄存器的名字可以看出，它用于配置（Configure）-選擇引腳功能。

PORTA與PORTB~PORT H/J在功能選擇方面有所不同，GPACON中每一位對應一根引腳（共23根引腳）。當某位被設為0時，相應引腳為輸出引腳，此時我們可以在GPADAT 中相應位寫入0或是1讓此引腳為低電平或高電平；當某位被設為1時，相應引腳為地址線或用于地址控制，此時GPADAT無用。一般而言，GPACON通常被設為全1，以便訪問外部存儲器件。

PORT B~ PORT H/J在寄存器操作方面完全相同。GPxCON中每兩位控制一根引腳：00表示輸入、01表示輸出、10表示特殊功能、11保留不用。

1.1.2 GPxDAT寄存器

GPxDAT用于讀/寫引腳；當引腳被設為輸入時，讀此寄存器可知相應引腳的電平狀態是高還是低；當引腳被設為輸出時，寫此寄存器相應位可以令此引腳輸出高電平或是低電平。

1.1.3 GPxUP寄存器

GPxUP：某位為1時，相應引腳無內部上拉電阻；為0時，相應引腳使用內部上拉電阻。

上拉電阻的作用在于：當GPIO引腳處于第三態（即不是輸出高電平，也不是輸出低電平，而是呈高阻態，即相當于沒接芯片）時，它的電平狀態由上拉電阻、下拉電阻確定。

1.2 訪問硬件

1.2.1 訪問單個引腳

單個引腳的操作無外乎3種：輸出高低電平、檢測引腳狀態、中斷。對某個引腳的操作一般通過讀、寫寄存器來完成。

訪問這些寄存器是通過軟件來讀寫它們的地址。比如：S3C2410和S3C2440的GPBCON、GPBDAT寄存器地址都是0x56000010、0x56000014，可以通過如下的指令讓GPB5輸出低電平。

#define GPBCON (*volatile unsigned long *)0x56000010) //long=int 4字節；char 1字節；short 2字節

#define GPBDAT (*volatile unsigned long *)0x56000014)

#define GPB5_out (1<<(582))

GPBCON = GPB5_out;

GPBDAT &= ~(1<<5);

1.2.2 以總線方式訪問硬件

并非只能通過寄存器才能發出硬件信號，實際上通過訪問總線的方式控制硬件更為常見。如下圖所示S3C2410/S3C2440與NOR Flash的連線圖，讀寫操作都是16位為單位。

圖中緩沖器的作用是以提搞驅動能力、隔離前后級信號。NOR Flash（AM29LV800BB）的片選信號使用nGCS0信號，當CPU發出的地址信號處于0x00000000~0x07FFFFFF之間時，nGCS0信號有效（為低電平），于是NOR Flash被選中。這時，CPU發出的地址信號傳到NOR Flash；進行寫操作時，nWE信號為低，數據信號從CPU發給NOR Flash；進行讀操作時，nWE信號為高，數據信號從NOR Flash發給CPU。

ADDR1~ADDR20 ------------------> >--------------------A0~A19

DATA0~DATA15 <-----------------> <------------------->D0~D15

nOE ------------------> -------------------->nOE

nWE ------------------> -------------------->nWE

nGCS0 ------------------> -------------------->nCE

S3C2410/S3C2440 緩沖器 NOR Flash（AM29LV800BB）

軟件如何發起寫操作呢，下面有幾個例子的代碼進行講解。

1）地址對齊的16位讀操作

unsigned short *pwAddr = (unsigned short *)0x2;

unsigned short uwVal;

uwVal = *pwAddr;

上述代碼會向NOR Flash發起讀操作：CPU發出的讀地址為0x2，則地址總線ADDR1~ADDR20、A0~A19的信號都是1、0...、0（CPU的ADDR0 為0，不過ADDR0沒有接到NOR Flash上）。NOR Flash的地址就是0x1，NOR Flash在稍后的時間里將地址上的16位數據取出，并通過數據總線D0~D15發給CPU。

2）地址位不對齊的16位讀操作

unsigned short *pwAddr = (unsigned short *)0x1;

unsigned short uwVal;

uwVal = *pwAddr;

由于地址是0x1，不是2對齊的，但是BANK0的位寬被設為16，這將導致異常。我們可以設置異常處理函數來處理這種情況。在異常處理函數中，使用 0x0、0x2發起兩次讀操作，然后將兩個結果組合起來：使用地址0x0的兩字節數據D0、D1；再使用地址0x02讀到D2、D3；最后，D1、D2組合成一個16位的數字返回給wVal。如果沒有地址不對齊的異常處理函數，那么上述代碼將會出錯。如果某個BANK的位寬被設為n，訪問此BANK時，在總線上永遠只會看到地址對齊的n位操作。

3）8位讀操作

unsigned char *pwAddr = (unsigned char *)0x6;

unsigned char ucVal;

ucVal = *pwAddr;

CPU首先使用地址0x6對NOR Flsh發起16位的讀操作，得到兩個字節的數據，假設為D0、D1；然后將D0取出賦值給變量ucVal。在讀操作期間，地址總線 ADDR1~ADDR20、A0~A19的信號都是1、1、0、...、0（CPU的ADDR0為0，不過ADDR0沒有接到NOR Flash上）。CPU會自動丟棄D1。

4）32位讀操作

unsigned int *pwAddr = (unsigned int *)0x6;

unsigned int udwVal;

udwVal = *pwAddr;

CPU首先使用地址0x6對NOR Flsh發起16位的讀操作，得到兩個字節的數據，假設為D0、D1；再使用地址0x8發起讀操作，得到兩字節的數據，假設為D2、D3；最后將這4個數據組合后賦給變量udwVal。

5）16位寫操作

unsigned short *pwAddr = (unsigned short *)0x6;

*pwAddr = 0x1234;

由于NOR Flash的特性，使得NOR Flash的寫操作比較復雜——比如要先發出特定的地址信號通知NOR Flash準備接收數據，然后才發出數據等。不過，其總線上的電信號與軟件指令的關系與讀操作類似，只是數據的傳輸方向相反。

2、使用軟件來訪問硬件

當個引腳的操作有3種：輸出高低電平、檢測引腳狀態、中斷。對某個引腳的操作一般通過讀寫寄存器實現

首先我們從點亮LED開始，下圖選自mini2440原理圖，LED1-4分別對應GPB5-8

如果要控制這些LED，那么我們首先要把GPBCON寄存器中GPB5-8對應的位設為輸出功能，然后寫GPBDAT寄存器的相應位，使這4個引腳輸出高低電平

一般是低電平有效，即高電平時，對應LED熄滅，低電平時，對應LED點亮

訪問寄存器的時候，通過S3C2440的數據手冊查到GPBCON和GPBDAT寄存器的地址，附數據手冊 點擊下載

GPBCON為0x56000010，GPBDAT為0x56000014

通過下面的代碼讓GPB5輸出低電平，點亮LED1

#define GPBCON (*(volatile unsigned long *) 0x56000010) //volatile修飾符確保每次去內存中讀取變量的值，還不是從cache或者寄存器中

#define GPBDAT (*(volatile unsigned long *) 0x56000014)

#define GPB5_OUT (1<<(5*2)) //兩位控制一個引腳，那么GPB5就是GPBCON的[11:10]位，1左移10位，則[11:10]為01，表示GPB5為輸出

GPBCON = GPB5_OUT;

GPBDAT &= ~(1<<5); //1左移5位取反，那么第5位為0，即GPB5輸出低電平，點亮LED1

二、GPIO操作實例

1、使用匯編代碼點亮一個LED

先看源程序 led_on.S

.text

.global _start

_start:

LDR R0,=0x56000010 @ R0設為GPBCON寄存器

MOV R1,#0x00000400 @ 設置GPB5為輸出口, 位[11:10]=0b01

STR R1,[R0]

LDR R0,=0x56000014 @ R0設為GPBDAT寄存器

MOV R1,#0x00000000 @ 此值改為0x00000020,可讓LED1熄滅

STR R1,[R0] @ GPB5輸出0，LED1點亮

MAIN_LOOP:

B MAIN_LOOP @無限循環

再來看程序的Makefile

led_on.bin : led_on.S

arm-linux-gcc -g -c -o led_on.o led_on.S

arm-linux-ld -Ttext 0x0000000 -g led_on.o -o led_on_elf

arm-linux-objcopy -O binary -S led_on_elf led_on.bin

clean:

rm -f led_on.bin led_on_elf *.o

led_on.S生成led_on.bin

第一行做匯編

第二行做連接，指定代碼段起始地址為0x00000000

第三行把ELF格式轉為二進制格式

clean用于清除編譯生成的文件

最后是Makefile

led_on_c.bin : crt0.S led_on_c.c

arm-linux-gcc -g -c -o crt0.o crt0.S

arm-linux-gcc -g -c -o led_on_c.o led_on_c.c

arm-linux-ld -Ttext 0x0000000 -g crt0.o led_on_c.o -o led_on_c_elf

arm-linux-objcopy -O binary -S led_on_c_elf led_on_c.bin

arm-linux-objdump -D -m arm led_on_c_elf > led_on_c.dis

clean:

rm -f led_on_c.dis led_on_c.bin led_on_c_elf *.o

分別匯編crt0.S和led_on_c.c

連接目標到led_on_c_elf，代碼段起始地址位0x00000000

轉換ELF格式到二進制led_on_c.bin

最后轉換結果為匯編碼方便查看

3、測試程序

在先前搭建的編譯環境中進入代碼目錄

#make

得到的bin文件，在win中使用dnw下載到開發板，設置串口波特率，對應端口，8N1，下載地址0x00000000

開關撥到nor flash，打開電源，出現菜單以后，選擇a

然后選擇USB PORT-transmit/restore，選擇編譯好的bin文件

然后開關撥到nand啟動，效果如下：（設置LED1和LED4亮）

4、使用按鍵來控制LED

K1-K6如上圖對應GPG，我們使用K1-K4操作LED1-LED4