Question

我正在尝试编写一个C程序，用于闪烁Beaglebone上的LED。我知道我可以使用sysfs方式...但是我想看看是否可以使用/ dev / mem获得与物理地址空间映射相同的结果。

我有一个头文件，beaglebone_gpio.h，内容如下：

#ifndef _BEAGLEBONE_GPIO_H_
#define _BEAGLEBONE_GPIO_H_

#define GPIO1_START_ADDR 0x4804C000
#define GPIO1_END_ADDR 0x4804DFFF
#define GPIO1_SIZE (GPIO1_END_ADDR - GPIO1_START_ADDR)
#define GPIO_OE 0x134
#define GPIO_SETDATAOUT 0x194
#define GPIO_CLEARDATAOUT 0x190

#define USR0_LED (1<<21)
#define USR1_LED (1<<22)
#define USR2_LED (1<<23)
#define USR3_LED (1<<24)

#endif

然后我有我的C程序，gpiotest.c

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/mman.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h> 
#include "beaglebone_gpio.h"

int main(int argc, char *argv[]) {
    volatile void *gpio_addr = NULL;
    volatile unsigned int *gpio_oe_addr = NULL;
    volatile unsigned int *gpio_setdataout_addr = NULL;
    volatile unsigned int *gpio_cleardataout_addr = NULL;
    unsigned int reg;
    int fd = open("/dev/mem", O_RDWR);

    printf("Mapping %X - %X (size: %X)\n", GPIO1_START_ADDR, GPIO1_END_ADDR, GPIO1_SIZE);

    gpio_addr = mmap(0, GPIO1_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, GPIO1_START_ADDR);

    gpio_oe_addr = gpio_addr + GPIO_OE;
    gpio_setdataout_addr = gpio_addr + GPIO_SETDATAOUT;
    gpio_cleardataout_addr = gpio_addr + GPIO_CLEARDATAOUT;

    if(gpio_addr == MAP_FAILED) {
        printf("Unable to map GPIO\n");
        exit(1);
    }
    printf("GPIO mapped to %p\n", gpio_addr);
    printf("GPIO OE mapped to %p\n", gpio_oe_addr);
    printf("GPIO SETDATAOUTADDR mapped to %p\n", gpio_setdataout_addr);
    printf("GPIO CLEARDATAOUT mapped to %p\n", gpio_cleardataout_addr);

    reg = *gpio_oe_addr;
    printf("GPIO1 configuration: %X\n", reg);
    reg = reg & (0xFFFFFFFF - USR1_LED);
    *gpio_oe_addr = reg;
    printf("GPIO1 configuration: %X\n", reg);

    printf("Start blinking LED USR1\n");
    while(1) {
        printf("ON\n");
        *gpio_setdataout_addr= USR1_LED;
        sleep(1);
        printf("OFF\n");
        *gpio_cleardataout_addr = USR1_LED;
        sleep(1);
    }

    close(fd);
    return 0;
}

输出结果为：

Mapping 4804C000 - 4804DFFF (size: 1FFF)
GPIO mapped to 0x40225000
GPIO OE mapped to 40225134
GPIO SEDATAOUTADDR mapped to 0x40225194
GPIO CLEARDATAOUTADDR mapped to 0x40225190
GPIO1 configuration: FE1FFFFF
GPIO1 configuratino: FE1FFFFF
Start blinking LED USR1
ON
OFF
ON
OFF
...

但是我看不到指示灯闪烁。

从程序输出中可以看出配置正确，FE1FFFFF，因为GPIO1_21，GPIO1_22，GPIO1_23和GPIO1_24被配置为输出，所以是一致的，每个人驾驶一个LED。

有关于这个原因的想法吗？

Answer 1

小心点。这可以乍一看，但它直接写入GPIO控制器驱动程序认为它拥有的寄存器。无论是在GPIO线路上还是在同一组中的GPIO上，都会导致奇怪和难以追踪的副作用。为了使其可靠地工作，您需要从内核GPIO驱动程序中禁用整个存储区。

Answer 2

修复方法是：

pio_addr = mmap(0, GPIO1_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, GPIO1_START_ADDR);

Answer 3

原始帖子中显示的代码不适用于最新的Beaglebone Black及其相关的3.12内核。控制寄存器偏移似乎已经改变;验证以下代码是否正常工作：

#define GPIO0_BASE 0x44E07000
#define GPIO1_BASE 0x4804C000
#define GPIO2_BASE 0x481AC000
#define GPIO3_BASE 0x481AE000

#define GPIO_SIZE  0x00000FFF

// OE: 0 is output, 1 is input
#define GPIO_OE 0x14d
#define GPIO_IN 0x14e
#define GPIO_OUT 0x14f

#define USR0_LED (1<<21)
#define USR1_LED (1<<22)
#define USR2_LED (1<<23)
#define USR3_LED (1<<24)

int mem_fd;
char *gpio_mem, *gpio_map;

// I/O access
volatile unsigned *gpio;

static void io_setup(void)
{
    // Enable all GPIO banks
    // Without this, access to deactivated banks (i.e. those with no clock source set up) will (logically) fail with SIGBUS
    // Idea taken from https://groups.google.com/forum/#!msg/beagleboard/OYFp4EXawiI/Mq6s3sg14HoJ
    system("echo 5 > /sys/class/gpio/export");
    system("echo 65 > /sys/class/gpio/export");
    system("echo 105 > /sys/class/gpio/export");

    /* open /dev/mem */
    if ((mem_fd = open("/dev/mem", O_RDWR|O_SYNC) ) < 0) {
            printf("can't open /dev/mem \n");
            exit (-1);
    }

    /* mmap GPIO */
    gpio_map = (char *)mmap(
            0,
            GPIO_SIZE,
            PROT_READ|PROT_WRITE,
            MAP_SHARED,
            mem_fd,
            GPIO1_BASE
    );

    if (gpio_map == MAP_FAILED) {
            printf("mmap error %d\n", (int)gpio_map);
            exit (-1);
    }

    // Always use the volatile pointer!
    gpio = (volatile unsigned *)gpio_map;

    // Get direction control register contents
    unsigned int creg = *(gpio + GPIO_OE);

    // Set outputs
    creg = creg & (~USR0_LED);
    creg = creg & (~USR1_LED);
    creg = creg & (~USR2_LED);
    creg = creg & (~USR3_LED);

    // Set new direction control register contents
    *(gpio + GPIO_OE) = creg;
}

int main(int argc, char **argv)
{
    io_setup();
    while (1) {
        // Set LEDs
        *(gpio + GPIO_OUT) = *(gpio + GPIO_OUT) | USR0_LED;
        *(gpio + GPIO_OUT) = *(gpio + GPIO_OUT) | USR1_LED;
        *(gpio + GPIO_OUT) = *(gpio + GPIO_OUT) | USR2_LED;
        *(gpio + GPIO_OUT) = *(gpio + GPIO_OUT) | USR3_LED;

        sleep(1);

        // Clear LEDs
        *(gpio + GPIO_OUT) = *(gpio + GPIO_OUT) & (~USR0_LED);
        *(gpio + GPIO_OUT) = *(gpio + GPIO_OUT) & (~USR1_LED);
        *(gpio + GPIO_OUT) = *(gpio + GPIO_OUT) & (~USR2_LED);
        *(gpio + GPIO_OUT) = *(gpio + GPIO_OUT) & (~USR3_LED);

        sleep(1);
    }

    return 0;
}

我在这里发布，因为看起来mmap-ed访问在3.8内核中停止工作，从那以后没有人发布过工作解决方案。我不得不使用/ sys / class / gpio接口对控制寄存器偏移进行反向工程;我希望这个答案减少了将BeagleBone GPIO与新内核一起使用所带来的一些挫败感。

该代码根据BSD许可证授权 - 随时随地都可以使用。

编辑：user3078565在上面的答案中是正确的。您需要通过将其触发器设置为none或通过编辑设备树将它们完全隐藏在内核中来禁用默认用户LED GPIO驱动程序。如果不这样做，将导致LED按预期闪烁，但偶尔会被内核GPIO驱动程序覆盖其状态。

这不是我原始应用程序的问题，因为它使用GPIO bank 0，内核GPIO驱动程序很大程度上忽略了它。

Answer 4

您可能还需要为要在用户空间中控制的任何硬件启用时钟。幸运的是，您可以使用dev / mem和mmap（）来调整特定硬件的时钟控制寄存器，就像我编写的启用SPI0的代码一样：（定义值全部来自spruh73i.pdf寄存器描述）

#define CM_PER_BASE     0x44E00000  /* base address of clock control regs */
#define CM_PER_SPI0_CLKCTRL     0x4C        /* offset of SPI0 clock control reg */

#define SPIO_CLKCTRL_MODE_ENABLE 2          /* value to enable SPI0 clock */

int mem;            // handle for /dev/mem

int  InitSlaveSPI(void) // maps the SPI hardware into user space
{
    char *pClockControl;    // pointer to clock controlregister block (virtualized by OS)
    unsigned int value;

    // Open /dev/mem:
    if ((mem = open ("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC)) < 0)
    {
        printf("Cannot open /dev/mem\n");
        return 1;
    }
    printf("Opened /dev/mem\n");

    // map a pointer to the clock control block:
    pClockControl = (char *)mmap(0, 4096, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, mem, CM_PER_BASE);

    if(pClockControl == (char *)0xFFFFFFFF) 
    {
        printf("Memory map failed. error %i\n", (uint32_t)pClockControl);
        close( mem );
        return 2;
    }

    value = *(uint32_t *)(pClockControl + CM_PER_SPI0_CLKCTRL);
    printf("CM_PER_SPI0_CLKCTRL was 0x%08X\n", value);

    *(uint32_t *)(pClockControl + CM_PER_SPI0_CLKCTRL) = SPIO_CLKCTRL_MODE_ENABLE;

    value = *(uint32_t *)(pClockControl + CM_PER_SPI0_CLKCTRL);
    printf("CM_PER_SPI0_CLKCTRL now 0x%08X\n", value);

    munmap( pClockControl, 4096 );              // free this memory map element

执行此代码片段后，我可以使用另一个mmap（）指针访问SPI0寄存器。如果我没有先启用SPI0模块时钟，那么当我尝试访问这些SPI寄存器时会出现总线错误。启用时钟是持久的：一旦启用它，它将保持打开直到您禁用它，或者可能直到您使用spidev然后关闭它，或重新启动。因此，如果您的应用程序已完成启用的硬件，您可能需要禁用它以节省电量。

Answer 5

启用GPIO银行....

enableClockModules () {
    // Enable disabled GPIO module clocks.
    if (mapAddress[(CM_WKUP_GPIO0_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] & IDLEST_MASK) {
      mapAddress[(CM_WKUP_GPIO0_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] |= MODULEMODE_ENABLE;
      // Wait for the enable complete.
      while (mapAddress[(CM_WKUP_GPIO0_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] & IDLEST_MASK);
    }
    if (mapAddress[(CM_PER_GPIO1_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] & IDLEST_MASK) {
      mapAddress[(CM_PER_GPIO1_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] |= MODULEMODE_ENABLE;
      // Wait for the enable complete.
      while (mapAddress[(CM_PER_GPIO1_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] & IDLEST_MASK);
    }
    if (mapAddress[(CM_PER_GPIO2_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] & IDLEST_MASK) {
      mapAddress[(CM_PER_GPIO2_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] |= MODULEMODE_ENABLE;
      // Wait for the enable complete.
      while (mapAddress[(CM_PER_GPIO2_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] & IDLEST_MASK);
    }
    if (mapAddress[(CM_PER_GPIO3_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] & IDLEST_MASK) {
      mapAddress[(CM_PER_GPIO3_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] |= MODULEMODE_ENABLE;
      // Wait for the enable complete.
      while (mapAddress[(CM_PER_GPIO3_CLKCTRL - MMAP_OFFSET) / GPIO_REGISTER_SIZE] & IDLEST_MASK);
    }
}

WHERE ...

MMAP_OFFSET = 0x44C00000

MMAP_SIZE = 0x481AEFFF - MMAP_OFFSET

GPIO_REGISTER_SIZE = 4

MODULEMODE_ENABLE = 0x02

IDLEST_MASK =（0x03＆lt;＆lt; 16）

CM_WKUP = 0x44E00400

CM_PER = 0x44E00000

CM_WKUP_GPIO0_CLKCTRL =（CM_WKUP + 0x8）

CM_PER_GPIO1_CLKCTRL =（CM_PER + 0xAC）

CM_PER_GPIO2_CLKCTRL =（CM_PER + 0xB0）

CM_PER_GPIO3_CLKCTRL =（CM_PER + 0xB4）

我写了一篇small library，或许你可能会感兴趣。目前只适用于数字引脚。

此致

Answer 6

REF：madscientist159

// OE: 0 is output, 1 is input
#define GPIO_OE 0x14d
#define GPIO_IN 0x14e
#define GPIO_OUT 0x14f
should be
// OE: 0 is output, 1 is input
#define GPIO_OE 0x4d
#define GPIO_IN 0x4e
#define GPIO_OUT 0x4f

从unsigned char地址派生的unsigned int偏移地址

Answer 7

这种异常似乎是AM335x芯片中不完整地址解码的假象。有意义的是，0x4D，0x4E和0x4F作为基址的偏移用于访问这些寄存器。 C / C ++指针算法将这些偏移乘以4，以产生0x134,0x138和0x13C的真实偏移。然而，一个阴影＆＃39;可以通过0x14D，0x14E和0x14F访问这些寄存器的副本。我已经确认这两组补偿都有效。我没有打扰尝试0x24D等。

可以使用偏移量0x64访问GPIO_CLEARDATAOUT寄存器，并使用偏移量0x65访问GPIO_SETDATAOUT寄存器。

通过/ dev / mem驱动Beaglebone GPIO

7 个答案: