如何将NanoPi的GPIO设置为硬件级的输出？

Question

我正在尝试将Pin G11设置在以前配置为输入的NanoPi Neo上，通过将PIO函数寄存器映射到使用mmap的虚拟内存中并设置一个位来在C++中输出。

每个全赢家H3数据表指定以下硬件地址：

基本地址: 0x01C20800 (第316页) 配置寄存器1偏移量: 0xDC (第338页) PG11位: 14:12

类似于Raspberry Pi的函数寄存器，Pin至少知道两种状态：

000: input
001: output

因此，在我的脚本中，我试图设置PG配置寄存器1的第12位。C++代码如下：

struct peripheral {
    unsigned long addr_hardware;
    int map_size;
    int mem_fd;
    void *mem_map;
    volatile unsigned long *addr_virtual;
    
    int map() {
        if ((mem_fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC)) < 0) return -1;
        // map addr_hardware=0x01C20000 into /dev/mem
        if ((mem_map = mmap(0, map_size, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, mem_fd, addr_hardware)) == MAP_FAILED) return -1;
        // store virtual address with offset of 0x800, which was rounded down before
        addr_virtual = (volatile unsigned long *) mem_map + 0x800;
        return 0;
    };
    void unmap() {
        munmap(mem_map, map_size);
        close(mem_fd);
    };
};

int main() {
    // initialize peripheral at rounded down PIO base address
    peripheral gpio {0x01C20000, 4096 * 10};
    // map PIOs into virtual memory
    if (gpio.map() == -1) return -1;

    // output current value of PG Configure Register 1
    cout << bitset<32>(*(gpio.addr_virtual + 0xDC)) << endl;
    // set 12th bit
    *(gpio.addr_virtual + 0xDC) |= (1 << 12);
    // output value of register after setting the 12th bit
    cout << bitset<32>(*(gpio.addr_virtual + 0xDC)) << endl;

    gpio.unmap();
    return 0;
}

不幸的是，我的代码不起作用。当我再次运行脚本时，PIO配置寄存器的内容已更改为以前的状态。当我将Pin G11配置为输出时(通过WiringNP)，显示的值不会改变。我正在用LED检查我的代码的适当功能(当状态从IN更改到OUT时，它应该打开，因为它被设置为高)。

当我修改map_size时，我得到了以下结果(为提高可读性而添加的空格)：

> gpio {0x01C20000, 4096 * 2}
< 00000000 00000000 00000000 00000000
< 00000000 00000000 00010000 00000000

> gpio {0x01C20000, 4096 * 10}
< 00000000 00000000 00000000 00110011
< 00000000 00000000 00000000 00110011

我期望得到以下结果：

> gpio {0x01C20000, 4096 * 10}
< 00000000 00000000 00000000 00110011
< 00000000 00000000 00010000 00110011

Answer 1

为了解决我的问题，我必须以以下方式更改用于访问PIO硬件的虚拟地址：

addr_virtual = (volatile unsigned long *) mem_map + (0x800 >> 2);

这等于缩短的语句：

addr_virtual = (volatile unsigned long *) mem_map + 0x200;

但是更易读，因为PIO硬件地址是0x01C20000 + 0x800。我还使用了4096 * 10字节的映射大小。

我使用这些宏进行I/O操作：

#define GPIO_IN(g) *(gpio.addr_virtual + (((((g) / 32) * 36) + ((((g) - ((g) & ~31)) / 8) * 4)) >> 2)) &= ~(7 << ((((g) - (((g) / 32) * 32)) - ((((g) - (((g) / 32) * 32)) / 8) * 8)) * 4))
#define GPIO_OUT(g) GPIO_IN(g); *(gpio.addr_virtual + (((((g) / 32) * 36) + ((((g) - ((g) & ~31)) / 8) * 4)) >> 2)) |= 1 << ((((g) - (((g) / 32) * 32)) - ((((g) - (((g) / 32) * 32)) / 8) * 8)) * 4)

#define GPIO_SET(g) *(gpio.addr_virtual + (((((g) / 32) * 36) + 0x10) >> 2)) |= 1 << ((g) - (((g) / 32) * 32))
#define GPIO_CLR(g) *(gpio.addr_virtual + (((((g) / 32) * 36) + 0x10) >> 2)) &= ~(1 << ((g) - (((g) / 32) * 32)))

Answer 2

如果在设备树中定义了pio，内核将控制和覆盖相关寄存器。例如，如果它想通过这个寄存器驱动闪烁的led或其他io。