第四章 LED程序
4.1 硬件知识_LED原理图
当我们学习C语言的时候，我们会写个Hello程序。
那当我们写ARM程序，也该有一个简单的程序引领我们入门，这个程序就是点亮LED。
我们怎样去点亮一个LED呢？
分为三步：
① 看原理图，确定控制LED的引脚;
② 看主芯片的芯片手册，确定如何设置控制这个引脚;
③ 写程序;
LED样子有很多种，像插脚的，贴片的。
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它们长得完全不一样，因此我们在原理图中将它抽象出来。
点亮LED需要通电源，同时为了保护LED，加个电阻减小电流。
控制LED灯的亮灭，可以手动开关LED，但在电子系统中，不可能让人来控制开关，通过编程，利用芯片的引脚去控制开关。
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LED的驱动方式，常见的有四种。
方式1：使用引脚输出3.3V点亮LED，输出0V熄灭LED。
方式2：使用引脚拉低到0V点亮LED，输出3.3V熄灭LED。
有的芯片为了省电等原因，其引脚驱动能力不足，这时可以使用三极管驱动。
方式3：使用引脚输出1.2V点亮LED，输出0V熄灭LED。
方式4：使用引脚输出0V点亮LED，输出1.2V熄灭LED。
由此，主芯片引脚输出高电平/低电平，即可改变LED状态，而无需关注GPIO引脚输出的是3.3V还是1.2V。
所以简称输出1或0：
逻辑1–>高电平
逻辑0–>低电平
4.2 普适的GPIO引脚操作方法
GPIO: General-purpose input/output，通用的输入输出口。
4.2.1 GPIO模块一般结构
a. 有多组GPIO，每组有多个GPIO
b. 使能：电源/时钟
c. 模式(Mode)：引脚可用于GPIO或其他功能
d. 方向：引脚Mode设置为GPIO时，可以继续设置它是输出引脚，还是输入引脚
e. 数值：对于输出引脚，可以设置寄存器让它输出高、低电平
对于输入引脚，可以读取寄存器得到引脚的当前电平
4.2.2 GPIO寄存器操作
a. 芯片手册一般有相关章节，用来介绍：power/clock
可以设置对应寄存器使能某个GPIO模块(Module)
有些芯片的GPIO是没有使能开关的，即它总是使能的
b. 一个引脚可以用于GPIO、串口、USB或其他功能，
有对应的寄存器来选择引脚的功能
c. 对于已经设置为GPIO功能的引脚，有方向寄存器用来设置它的方向：输出、输入
d. 对于已经设置为GPIO功能的引脚，有数据寄存器用来写、读引脚电平状态
GPIO寄存器的2种操作方法：
原则：不能影响到其他位
- 直接读写：读出、修改对应位、写入
要设置bit n：
代码语言：javascript复制val = data_reg;
val = val | (1<<n);
data_reg = val; 要清除bit n：
代码语言：javascript复制val = data_reg;
val = val & ~(1<<n);
data_reg = val;- set-and-clear protocol：
set_reg, clr_reg, data_reg 三个寄存器对应的是同一个物理寄存器,
要设置bit n：set_reg = (1<<n);
要清除bit n：clr_reg = (1<<n);
4.2.3 GPIO的其他功能：防抖动、中断、唤醒
后续章节再介绍
4.3 IMX6ULL的GPIO操作方法
CCM: Clock Controller Module (时钟控制模块)
IOMUXC : IOMUX Controller，IO复用控制器
GPIO: General-purpose input/output，通用的输入输出口
4.3.1 IMX6ULL的GPIO模块结构
参考资料：芯片手册《Chapter 26: General Purpose Input/Output (GPIO)》
有5组GPIO（GPIO1～GPIO5），每组引脚最多有32个，但是可能实际上并没有那么多。
GPIO1有32个引脚：GPIO1_IO0~GPIO1_IO31；
GPIO2有22个引脚：GPIO2_IO0~GPIO2_IO21；
GPIO3有29个引脚：GPIO3_IO0~GPIO3_IO28；
GPIO4有29个引脚：GPIO4_IO0~GPIO4_IO28；
GPIO5有12个引脚：GPIO5_IO0~GPIO5_IO11；
GPIO的控制涉及4大模块：CCM、IOMUXC、GPIO模块本身，框图如下：
4.3.2 CCM用于设置是否向GPIO模块提供时钟
参考资料：芯片手册《Chapter 18: Clock Controller Module (CCM)》
GPIOx要用CCM_CCGRy寄存器中的2位来决定该组GPIO是否使能。哪组GPIO用哪个CCM_CCGR寄存器来设置，请看上图红框部分。
CCM_CCGR寄存器中某2位的取值含义如下：
① 00：该GPIO模块全程被关闭
② 01：该GPIO模块在CPU run mode情况下是使能的；在WAIT或STOP模式下，关闭
③ 10：保留
④ 11：该GPIO模块全程使能
GPIO2时钟控制：
GPIO1、GPIO5时钟控制：
GPIO3时钟控制：
GPIO4时钟控制：
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4.3.3 IOMUXC：引脚的模式(Mode、功能)
参考资料：芯片手册《Chapter 32: IOMUX Controller (IOMUXC)》。
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-UIr01QaZ-1642059895492)(https://cdn.jsdelivr.net/gh/DongshanPI/HomeSite-Photos@main/IMX6ULL-BareMetal/LED_Program_image010.jpg)]
对于某个/某组引脚，IOMUXC中有2个寄存器用来设置它：
① 选择功能：
IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_< PADNAME > ：Mux pad xxx，选择某个pad的功能
IOMUXC_SW_MUX_CTL_GRP_< GROUP NAME >：Mux grp xxx，选择某组引脚的功能
某个引脚，或是某组预设的引脚，都有8个可选的模式(alternate (ALT) MUX_MODE)。
[外链图片转存中…(img-xhaAV8W6-1642059895492)]
比如：
[外链图片转存中…(img-gUCiYOLD-1642059895492)]
② 设置上下拉电阻等参数：
IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_< PAD_NAME >：pad pad xxx，设置某个pad的参数
IOMUXC_SW_PAD_CTL_GRP_< GROUP NAME >：pad grp xxx，设置某组引脚的参数
[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-nQ9GM7Oc-1642059895492)(https://cdn.jsdelivr.net/gh/DongshanPI/HomeSite-Photos@main/IMX6ULL-BareMetal/LED_Program_image013.jpg)]
比如：
4.3.4 GPIO模块内部
框图如下：
我们暂时只需要关心3个寄存器：
① GPIOx_GDIR：设置引脚方向，每位对应一个引脚，1-output，0-input
② GPIOx_GDIR：设置输出引脚的电平，每位对应一个引脚，1-高电平，0-低电平
③ GPIOx_PSR：读取引脚的电平，每位对应一个引脚，1-高电平，0-低电平
