uboot移植之GPIO上电初始状态的调整

开发板在上电之后，GPIO都有一个默认初始状态，这个状态可能是高电平也可能是低电平。而我们的应用程序在正式接管控制这些GPIO，是在内核起来并成功加载根文件系统之后。所以在内核启动的这段时间内，这些GPIO保持在一种不受控的状态。但是我们实际应用的时候，可能需要这些GPIO在此阶段处于稳定的某种状态，所以我们可以在uboot中设置此状态，并一直保持到应用成功接管之后。

现在以开发板主板上三个LED灯为例，讲解如何在uboot阶段设置GPIO的电平状态。设置LED灯相关GPIO电平状态，一是需要设置GPIO引脚IOMUX复用功能相关寄存器，二是要设置GPIO控制器相关寄存器，如设置GPIO为输出功能，设置输出电平高低。

在前面章节中讲了配置一个引脚IOMUX复用功能需要配置三个寄存器：IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD、IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD、SELECT_INPUT。

但是在配置之前我们需要知道，我们将要配置的是哪一个引脚，以LED_Y黄灯为例。

一、确定LED_Y引脚

我们打开硬件原理图，查找LED_Y,发现该引脚CPU球号为K15。

然后通过球号K15查找该引脚的名称PAD NAME。通过查找ELF 1开发板资料包\05-硬件资料\05-4 管脚分配表/ ELF 1引脚复用对照表.xlsx，我们知道，K15的PAD NAME为UART1_CTS_B。

二、查看IOMUX相关寄存器

在ELF 1开发板资料包\05-硬件资料\05-2 芯片数据手册\IMX6ULLRM手册中查找引脚PAD NAME为UART1_CTS_B的相关寄存器，打开参考手册Chapter 32 IOMUX Controller (IOMUXC)章节，

然后打开IOMUXC Memory Map/Register Definition，可以看到各个引脚按照PAD NAME对应的寄存器：

找到UART1_CTS_B对应IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD寄存器：

IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_CTS_B

对应的IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD寄存器：

IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_UART1_CTS_B

由于我们使用UART1_CTS_B引脚复用成为GPIO1_IO08，而GPIO1_IO08只能复用到UART1_CTS_B引脚，所以没有相应的SELECT_INPUT寄存器。

打开IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_CTS_B寄存器的描述：

看到此寄存器地址为0X20E008C。有效位为MUX_MODE[0：3]，SION[4]。其中SION是否强制将该引脚复用成为UART1_CTS_B，一般情况下用不到，将其设置成默认的0即可。

MUX_MODE就是选择复用模式配置，这里设置成为0101。所以可设置0X20E008C值为0x05。

打开IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_UART1_CTS_B寄存器的描述：

可以看到该寄存器地址为：0x20E0318。此寄存器很多配置项包括上下拉，驱动能力等，作为GPIO控制LED灯输出功能，我们一般不需要做配置，使用默认配置即可。

三、查看GPIO控制器相关寄存器

在官方参考手册的28章，有GPIO控制器相关寄存器说明：

我们主要需要配置的寄存器是GPIOx_DR设置数据寄存器和GPIOx_GDIR设置输入输出方向的寄存器。

四、在uboot代码中我们设置寄存器

在文件board/freescale/mx6ullevk/mx6ullevk.c中添加：

static iomux_v3_cfg_t const led_pads[] = {         MX6_PAD_UART1_CTS_B__GPIO1_IO18 | MUX_PAD_CTRL(NO_PAD_CTRL),         }; static void led_init(void){         gpio_direction_output(IMX_GPIO_NR(1,18), 0); };

在int board_init(void)函数中添加：

imx_iomux_v3_setup_multiple_pads(led_pads, ARRAY_SIZE(led_pads)); led_init();

五、测试

修改完成之后，编译uboot，并使用tftp加载到内存，然后使用mmc write命令将镜像烧写到eMMC Flash。具体的tftp网络环境搭建，请参考之前章节内容。

首先建立编译脚本：

elf@ubuntu:~/work/elf1_uboot/uboot-imx-2016.03$ touch build.sh elf@ubuntu:~/work/elf1_uboot/uboot-imx-2016.03$ vim build.sh

在脚本中输入以下内容：

#!/bin/bash export CPU='grep -c processor /proc/cpuinfo' source /opt/fsl-imx-x11/4.1.15-2.0.0/environment-setup-cortexa7hf-neon-poky-linux-gnueabi make distclean make imx6ull_elf1_defconfig make -j${CPUS}

注意：将上面的内容复制到开发环境中可能会存在格式问题，正确格式内容如下图所示，请参考下图进行调整：

给脚本可执行权限：

elf@ubuntu:~/work/elf1_uboot/uboot-imx-2016.03$ chmod u+x build.sh

然后直接使用build.sh脚本进行编译：

elf@ubuntu:~/work/elf1_uboot/uboot-imx-2016.03$ ./build.sh

将u-boot.imx复制到/home/elf/tftp下：

elf@ubuntu:~/work/elf1_uboot/uboot-imx-2016.03$ cp u-boot.imx /home/elf/tftp

在开发板uboot命令行，使用tftp命令将uboot.imx下载到内存：

=> tftp 80800000 u-boot.imx

设置mmc设备及分区：

=> mmc dev 1 1 switch to partitions #1, OK mmc1(part 1) is current device

执行命令写入到mmc（该命令的count长度，请根据uboot.imx实际大小设置，具体计算方法可参考8.4.3.3 eMMc/SD卡命令章节）

=> mmc write 80800000 2 346 MMC write: dev # 1,block #2, count 838 ... 838 blocks written: OK

烧写完成之后，我们执行reset命令，重启：

=> reset

重启之后可以看到LED_Y黄灯点亮。

六、代码说明

下面分析调用过程，board_init会在commn/board_r.c的初始化序列中调用。

board_init首先调用imx_iomux_v3_setup_multiple_pads(led_pads, ARRAY_SIZE(led_pads))；

此函数在arch/arm/imx-common/iomux-v3.c中定义：

该函数又调用imx_iomux_v3_setup_pad函数，imx_iomux_v3_setup_pad函数通过传入的参数获取三个寄存器的地址和要写入的值，最后将值写入到寄存器中。传入的参数为：

MX6_PAD_UART1_CTS_B__GPIO1_IO18 | MUX_PAD_CTRL(NO_PAD_CTRL)

我们展开第一个宏定义，在arch/arm/include/asm/arch-mx6/mx6ull_pins.h中：

MX6_PAD_UART1_CTS_B__GPIO1_IO18 = IOMUX_PAD(0x0318, 0x008C, 5, 0x0000, 0, 0),

再次展开IOMUX_PAD宏，在arch/arm/include/asm/imx-common/iomux-v3.h文件中：

#define IOMUX_PAD(pad_ctrl_ofs, mux_ctrl_ofs, mux_mode, sel_input_ofs,  \                 sel_input, pad_ctrl)                                    \         (((iomux_v3_cfg_t)(mux_ctrl_ofs) << MUX_CTRL_OFS_SHIFT)     |   \         ((iomux_v3_cfg_t)(mux_mode)      << MUX_MODE_SHIFT)         |   \         ((iomux_v3_cfg_t)(pad_ctrl_ofs)  << MUX_PAD_CTRL_OFS_SHIFT) |   \         ((iomux_v3_cfg_t)(pad_ctrl)      << MUX_PAD_CTRL_SHIFT)     |   \         ((iomux_v3_cfg_t)(sel_input_ofs) << MUX_SEL_INPUT_OFS_SHIFT)|   \         ((iomux_v3_cfg_t)(sel_input)     << MUX_SEL_INPUT_SHIFT))

从参数名称可以看出，IOMUX_PAD(0x0318, 0x008C, 5, 0x0000, 0, 0)，中的

0x0318是IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_UART1_CTS_B寄存器偏移地址；

0x008C是IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_UART1_CTS_B寄存器偏移地址；

0x0000是SELECT_INPUT偏移地址，这里是0，说明没有此项寄存器；

其中的mux_mode的值5，即是要设置成IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_UART1_CTS_B寄存器的值；

后面第一个0，是设置成SELECT_INPUT的值，这里没有意义；

最后一个参数0表示对该寄存器不做配置，而该寄存器的值由MUX_PAD_CTRL(NO_PAD_CTRL)宏来配置，该宏不再展开看，NO_PAD_CTRL的意思就是，使用寄存器默认的配置参数；

至此，IOMUX寄存器配置值配置完成；

七、输出电平，控制LED

在board_init中通过调用led_init函数，设置GPIO输出低电平，使LED_Y点亮：

gpio_direction_output(IMX_GPIO_NR(1,18), 0);

按照这四个步骤再将LED_G和LED_R进行初始化配置即可。