c++ - 如何将 NanoPi 的 GPIO 设置为硬件级别的输出？

Question

我正在尝试将 NanoPi Neo 上的 Pin G11 设置为 C++ 输出，方法是使用 mmap 将 PIO 功能寄存器映射到虚拟内存中并设置一个位。

根据 Allwinner H3 Datasheet指定了以下硬件地址:

PIO Base Address: 0x01C20800 (p. 316)

PG Configure Register 1 offset: 0xDC (p. 338)

PG11 bits: 14:12

类似于树莓派的功能寄存器，Pin至少知道两种状态:

000: input
001: output

因此，在我的脚本中，我尝试设置 PG 配置寄存器 1 的第 12 位。这是我的 C++ 代码:

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之前的状态。当我将 Pin G11 配置为输出(通过 WiringNP)时，显示值不会改变。我正在使用 LED 检查我的代码的正确功能(当状态从 IN 更改为 OUT 时它应该打开，因为它设置为 HIGH)。

当我改变 map_size ，我得到以下结果(添加空格以提高可读性):

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

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

我期待以下结果:

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

Answer 1

为了解决我的问题，我不得不按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);

等于缩短的语句:

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

但更具可读性，因为 PIO 硬件地址是 0x01C20000 + 0x800。我还使用了 4096 * 10 字节的 map 大小。

我正在使用这些宏进行 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)))