参考：Linux之ARM（IMX6U）裸机按键输入实验（GPIO的输出与输入）
作者：一只青木呀
发布时间： 2020-08-17 21:43:37
网址：https://blog.csdn.net/weixin_45309916/article/details/108057687
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- 1、按键输入简介
- 2、硬件原理图分析
- 原理图
- 配置寄存器为GPIO
- 配置寄存器的电器属性
- 3、实验程序的编写
- 3.1、bsp_gpio.h
- 3.2、bsp_gpio.c
- 3.3、gpio_key.h
- 3.4、gpio_key.c(按键消抖delay完再读取状态值)
- 3.5、main.c
- 4、编译下载验证
- 4.1、连接脚本的编写
- 4.2、Makefile的编写
- 4.3、编译下载
- 出现的问题(清除BSS段代码4字节对齐)
前面几篇文章试验都是讲解如何使用 I.MX6U 的 GPIO 输出控制功能， I.MX6U 的 IO 不仅能作为输出，而且也可以作为输入。 I.MX6U-ALPHA 开发板上有一个按键，按键连接了一个 IO，将这个 IO 配置为输入功能，读取这个 IO 的值即可获取按键的状态(按下或松开)。本篇文章通过这个按键来控制蜂鸣器的开关
1、按键输入简介
按键就两个状态：按下或弹起，将按键连接到一个 IO 上，通过读取这个 IO 的值就知道按键是按下的还是弹起的。至于按键按下的时候是高电平还是低电平要根据实际电路来判断。
I.MX6U-ALPHA 开发板上有一个按键 KEY0，本篇文章我们将会编写代码通过这个 KEY0 按键来控制开发板上的蜂鸣器，按一下 KEY0 蜂鸣器打开，再按一下蜂鸣器就关闭。
2、硬件原理图分析
本试验我们用到的硬件有：
1） LED 灯 LED0。
2）蜂鸣器。
3） 1 个按键 KEY0。
原理图
按键 KEY0 的原理图如图 15.2.1 所示：
从图可以看出，按键 KEY0 是连接到 I.MX6U 的 UART1_CTS 这个 IO 上的， KEY0接了一个 10K 的上拉电阻，因此KEY0 没有按下的时候 UART1_CTS 应该是高电平，当 KEY0按下以后 UART1_CTS 就是低电平，采用轮询方式检测。
配置寄存器为GPIO
配置寄存器的电器属性
| 位 | 描述 |
|---|---|
| bit 16 | 0 HYS 关闭 |
| bit [15:14] | 11 默认 22K 上拉 |
| bit [13] | 1 pull 功能 |
| bit [12] | 1 pull/keeper 使能 |
| bit [11] | 0 关闭开路输出 |
| bit [7:6] | 10 速度 100Mhz |
| bit [5:3] | 000 关闭输出 |
| bit [0] | 0 低转换率 |
3、实验程序的编写
本次实在在上一次实验的基础上完成（蜂鸣器实验），我们把上一篇的代码复制一份，在上面做修改，重新创建 VSCode 工程，工作区名字为“key”，在工程目录的 bsp 文件夹中创建名为“key”和“gpio”两个文件夹。按键相关的驱动文件都放到“key”文件夹中，本次试验我们对 GPIO 的操作编写一个函数集合，也就是编写一个 GPIO驱动文件， GPIO 的驱动文件放到“gpio”文件夹里面。
新建 bsp_gpio.c 和 bsp_gpio.h 这两个文件，将这两个文件都保存到刚刚创建的 bsp/gpio 文件夹里面
3.1、bsp_gpio.h
#ifndef __BSP_KEY_H
#define __BSP_KEY_H#include "imx6ul.h"typedef enum _gpio_pin_direction {//枚举类型kGPIO_DigitalInput = 0U, /*输入*/kGPIO_DigitalOutput = 1U, /*输出*/}gpio_pin_direction_t;typedef struct _gpio_pin_config {gpio_pin_direction_t direction; /*gpio方向：输入还是输出*/uint8_t outputLogic; /*如果是输出的话，默认输出低电平*/}gpio_pin_config_t;void gpio_init(GPIO_Type *base,int pin, gpio_pin_config_t *config);
int gpio_pinread(GPIO_Type *base,int pin);
void gpio_pinwrite(GPIO_Type *base,int pin,int value);#endif // !__BSP_KEY_H
bsp_gpio.h 中定义了一个枚举类型 gpio_pin_direction_t 和结构体 gpio_pin_config_t，枚举类型 gpio_pin_direction_t 表示 GPIO 方向，输入或输出。结构体 gpio_pin_config_t 是 GPIO 的配置结构体，里面有 GPIO 的方向和默认输出电平两个成员变量
3.2、bsp_gpio.c
#include "bsp_gpio.h"/** @description : GPIO 初始化。* @param - base : 要初始化的 GPIO 组。* @param - pin : 要初始化 GPIO 在组内的编号。* @param - config : GPIO 配置结构体。* @return : 无*/void gpio_init(GPIO_Type *base,int pin, gpio_pin_config_t *config)
{if(config->direction == kGPIO_DigitalInput) /*输入*/{base->GDIR &= ~(1 << pin);}else /*输出*/{base->GDIR |= (1 << pin);gpio_pinwrite(&base,pin,config->outputLogic); /*默认输出电平*/}}/** @description : 读取指定 GPIO 的电平值 。* @param – base : 要读取的 GPIO 组。* @param - pin : 要读取的 GPIO 脚号。* @return : 无*/int gpio_pinread(GPIO_Type *base,int pin)
{return (((base->DR) >> pin) & 0x1);
}/** @description : 指定 GPIO 输出高或者低电平 。* @param – base : 要输出的的 GPIO 组。* @param - pin : 要输出的 GPIO 脚号。* * @param – value : 要输出的电平， 1 输出高电平， 0 输出低低电平* @return : 无*/void gpio_pinwrite(GPIO_Type *base,int pin,int value)
{if(value == 0U){base->DR &= ~(1U<<pin); /*输出低电平*/}else{base->DR |= (1U << pin); /*输出高电平*/}}
文件 bsp_gpio.c 中有三个函数： gpio_init、 gpio_pinread 和 gpio_pinwrite，函数 gpio_init 用于初始化指定的 GPIO 引脚，最终配置的是 GDIR 寄存器，此函数有三个参数，这三个参数的含义如下：
| 参数 | 含义 |
|---|---|
| base | 要初始化的 GPIO 所属于的 GPIO 组，比如 GPIO1_IO18 就属于 GPIO1 组。 |
| pin | 要初始化 GPIO 在组内的标号，比如 GPIO1_IO18 在组内的编号就是 18。 |
| config | 要初始化的 GPIO 配置结构体，用来指定 GPIO 配置为输出还是输入。 |
函数 gpio_pinread 是读取指定的 GPIO 值，也就是读取 DR 寄存器的指定位，此函数有两个参数和一个返回值，参数含义如下：
| 参数 | 含义 |
|---|---|
| base | 要读取的 GPIO 所属于的 GPIO 组，比如 GPIO1_IO18 就属于 GPIO1 组。 |
| pin | 要读取的 GPIO 在组内的标号，比如 GPIO1_IO18 在组内的编号就是 18。 |
| 返回值 | 读取到的 GPIO 值，为 0 或者 1。 |
函数 gpio_pinwrite 是控制指定的 GPIO 引脚输入高电平(1)或者低电平(0)，就是设置 DR 寄存器的指定位，此函数有三个参数，参数含义如下：
| 参数 | 含义 |
|---|---|
| base | 要设置的 GPIO 所属于的 GPIO 组，比如 GPIO1_IO18 就属于 GPIO1 组。 |
| pin | 要设置的 GPIO 在组内的标号，比如 GPIO1_IO18 在组内的编号就是 18。 |
| value | 要设置的值， 1(高电平)或者 0(低电平)。 |
我们以后就可以使用函数 gpio_init 设置指定 GPIO 为输入还是输出，使用函数 gpio_pinread和 gpio_pinwrite 来读写指定的 GPIO
接下来编写按键驱动文件，新建 bsp_key.c 和 bsp_key.h 这两个文件，将这两个文件都保存到刚刚创建的 bsp/key 文件夹里面
3.3、gpio_key.h
#ifndef __BSP_KEY_H
#define __BSP_KEY_H#include "imx6ul.h"
#include "bsp_delay.h"/*定义按键值 枚举 方便有多个按键 这里只有一个按键*/
enum keyvalue {KEY_NONE =0,KEY_VALUE ,
};/*函数声明*/
void key_init();
int key_get_value();#endif // !__BSP_KEY_H
bsp_key.h 文件中定义了一个枚举类型： keyvalue， 此枚举类型表示按键值， 因为 I.MX6UALPHA 开发板上只有一个按键，因此枚举类型里面只到 KEY0_VALUE
3.4、gpio_key.c(按键消抖delay完再读取状态值)
#include "bsp_key.h"/** @description : 初始化按键* @param : 无* @return : 无*/void key_init(void)
{gpio_pin_config_t key_config;/* 1、初始化 IO 复用, 复用为 GPIO1_IO18 .h文件找到这个宏*/IOMUXC_SetPinMux(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18, 0);/* 2、、配置 UART1_CTS_B 的 IO 属性*bit 16:0 HYS 关闭*bit [15:14]: 11 默认 22K 上拉*bit [13]: 1 pull 功能*bit [12]: 1 pull/keeper 使能*bit [11]: 0 关闭开路输出*bit [7:6]: 10 速度 100Mhz*bit [5:3]: 000 关闭输出*bit [0]: 0 低转换率*/ //0xf080演算过程如下图所示IOMUXC_SetPinConfig(IOMUXC_UART1_CTS_B_GPIO1_IO18,0xf080);/* 3、初始化 GPIO GPIO1_IO18 设置为输入*/key_config.direction=kGPIO_DigitalInput;gpio_init(GPIO1,18,&key_config);//或者不用库函数 直接操作结构体里的寄存器：//GPIO1->GDIR &= ~(1<<18);}/*
* @description : 获取按键值
* @param : 无
* @return : 0 没有按键按下，其他值:对应的按键值
*/
int key_get_value(void)
{int ret =0;static unsigned char release =1; /*为1表示按键处于释放状态*/if((release == 1) && (gpio_pin_read(GPIO1,18) == 0))//释放状态下检测到按键被按下{delay(10); /*按键消抖处理 大概10ms就够了*/release = 0;if(gpio_pin_read(GPIO1,18) == 0)//延时10ms读取还是0 说明按键按下是有效的{ret = KEY_VALUE;}}else if(gpio_pin_read(GPIO1,18) == 1)//没有被按下{ret =0;release = 1;}return ret;
}
程序中2、配置 UART1_CTS_B 的 IO 属性的演算过程:
按键消抖原理：
bsp_key.c 中一共有两个函数： key_init 和 key_getvalue， key_init 是按键初始化函数，用来初始化按键所使用的 UART1_CTS 这个 IO。函数 key_init 先设置 UART1_CTS 复用为GPIO1_IO18，然后配置 UART1_CTS 这个 IO 为速度为 100MHz，默认 22K 上拉。最后调用函数 gpio_init 来设置 GPIO1_IO18 为输入功能。
函数 key_getvalue 用于获取按键值，此函数没有参数，只有一个返回值，返回值表示按键值，返回值为 0 的话就表示没有按键按下，如果返回其他值的话就表示对应的按键按下了。获取按键值其实就是不断的读取 GPIO1_IO18 的值，如果按键按下的话相应的 IO 被拉低，那么GPIO1_IO18 值就为 0，如果按键未按下的话 GPIO1_IO18 的值就为 1。此函数中静态局部变量release 表示按键是否释放。
3.5、main.c
#include "main.h"int main()
{int i=0;int keyvalue=0; unsigned char led_status= OFF;unsigned char beep_status= OFF;clk_enable(); //使能外设时钟led_init(); //初始化LEDinit_beep();//初始化蜂鸣器key_init(); //初始化keywhile(1){//按键控制蜂鸣器keyvalue = key_getvalue();if(keyvalue)//值为正 表示有效的按键值{switch (keyvalue)//按键状态{case KEY_VALUE://这里只写了一种casebeep_status=!beep_status;beep_switch(beep_status);break;default:break;}}i++;if(i==50)//50*10=500ms 灯亮灭一次{i=0;led_status=!led_status;led_switch(LED0,led_status);}}return 0;
}
main.c 函数先初始化 led 灯、蜂鸣器和按键，然后在 while(1)循环中不断的调用函数key_getvalue 来读取按键值，如果 KEY0 按下的话就打开/关闭蜂鸣器。 LED0 作为系统提示指示灯闪烁，闪烁周期大约为 500ms。
4、编译下载验证
4.1、连接脚本的编写
SECTIONS
{. = 0x87800000;.text :{obj/start.o*(.text)}.rodata ALIGN(4) : {*(.rodata*)}.data ALIGN(4) : {*(.data)}. = ALIGN(4) ;__bss_start = .;.bss ALIGN(4) : { *(.bss) *(COMMON)}__bss_end = .;
}
这里注意bss段需要四字节对其，否则会清除其他字段的内容，造成程序的崩溃
4.2、Makefile的编写
CROSS_COMPILE ?= arm-linux-gnueabihf-
TARGET ?= keyCC := $(CROSS_COMPILE)gcc
LD := $(CROSS_COMPILE)ld
OBJCOPY := $(CROSS_COMPILE)objcopy
OBJDUMP := $(CROSS_COMPILE)objdumpINCDIRS := imx6ul \bsp/clk \bsp/led \bsp/delay \bsp/beep \bsp/gpio \bsp/keySRCDIRS := project \bsp/clk \bsp/led \bsp/delay \bsp/beep \bsp/key \bsp/gpio INCLUDE := $(patsubst %, -I %, $(INCDIRS))SFILES := $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.s))
CFILES := $(foreach dir, $(SRCDIRS), $(wildcard $(dir)/*.c))SFILENDIR := $(notdir $(SFILES))
CFILENDIR := $(notdir $(CFILES))SOBJS := $(patsubst %, obj/%, $(SFILENDIR:.s=.o))
COBJS := $(patsubst %, obj/%, $(CFILENDIR:.c=.o))
OBJS := $(SOBJS) $(COBJS)VPATH := $(SRCDIRS).PHONY: clean$(TARGET).bin : $(OBJS)$(LD) -Timx6ul.lds -o $(TARGET).elf $^$(OBJCOPY) -O binary -S $(TARGET).elf $@$(OBJDUMP) -D -m arm $(TARGET).elf > $(TARGET).dis$(SOBJS) : obj/%.o : %.s$(CC) -Wall -nostdlib -c -O2 $(INCLUDE) -o $@ $<$(COBJS) : obj/%.o : %.c$(CC) -Wall -nostdlib -c -O2 $(INCLUDE) -o $@ $<clean:rm -rf $(TARGET).elf $(TARGET).dis $(TARGET).bin $(COBJS) $(SOBJS)
4.3、编译下载
使用 Make 命令编译代码，编译成功以后使用软件 imxdownload 将编译完成的 key.bin 文件下载到 SD 卡中，命令如下：
chmod 777 imxdownload //给予 imxdownload 可执行权限，一次即可
./imxdownload key.bin /dev/sdd //烧写到 SD 卡中
烧写成功以后将 SD 卡插到开发板的 SD 卡槽中，然后复位开发板。如果代码运行正常的话 LED0 会以大约 500ms 周期闪烁， 按下开发板上的 KEY0 按键，蜂鸣器打开，再按下 KEY0按键，蜂鸣器关闭。
具体烧写过程请参考程序烧写到SD卡详情
出现的问题(清除BSS段代码4字节对齐)
解决方法：
编译再次查看反汇编文件中BSS段的地址
按照四字节对齐原则，发现往后移动了，能被4整除
