Hanbat National University Prof. Lee Jaeheung

GPIO 디바이스 드라이버 이해

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목차

? GPIO( General-Purpose I/O )

– GPIO 특성

– GPIO 레지스터

– GPIO모듈 프로그램 작성

– TEST 프로그램 작성

– Interrupt의 처리과정

– GPIO를 이용한 Interrupt의 구현

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GPIO 특성? GPIO Block Diagram

- SA1110은 28개의 GPIO제공

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GPIO 레지스터 정리

에지 검출 레지스터GPIO edge detect status register 읽기/쓰기GEDR0x 9004 0018

하강 에지 검출 허가

레지스터

GPIO falling-edge detect register 읽기/쓰기GFER0x 9004 0014

상승 에지 검출 허가

레지스터

GPIO rising-edge detect register 읽기/쓰기GRER0x 9004 0010

출력 clear 레지스터GPIO pin output clear register 쓰기 전용GPCR0x 9004 000C

출력 set 레지스터GPIO pin output set register 쓰기 전용GPSR0x 9004 0008

입출력 방향 설정

레지스터

GPIO pin direction register 읽기/쓰기GPDR0x 9004 0008

핀 상태 검출 레지스터GPIO pin-level register 읽기 전용GPLR0x 9004 0000

설명핀 설명접근이름레지스터 주소

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GPLR(GPIO Pin-Level Register)

reserved

31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

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PL11

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PL 9

PL 8

PL 7

PL 6

PL 5

PL 4

PL 3

PL 2

PL 1

PL 0

? GPLR - 핀상태 검출 레지스터

?GPIO의 핀에 인가된 전압 레벨 값

?LOW로 인가되면 GPIO 핀에 해당되는 비트가 0

?HIGH로 인가되면 GPIO 핀에 해당되는 비트가 1

?다른 설정 레지스터에 영향을 받지 않음

?RESET시에 어떤 값이 인가 될지 알 수 없음

0 0 0 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

0h 9004 0000 GPLR Read-Only

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GPDR(GPIO Pin Direction Register)

reserved

31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

PD27

PD26

PD25

PD24

PD23

PD22

PD21

PD20

PD19

PD18

PD17

PD16

PD15

PD14

PD13

PD12

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PD10

PD 9

PD 8

PD 7

PD 6

PD 5

PD 4

PD 3

PD 2

PD 1

PD 0

? GPDR - 입출력 방향 설정 레지스터

?입/출력을 설정하는 레지스터

?0 이면 입력 전용으로 설정

?1 이면 출력 전용으로 설정

?RESET시에는 클리어

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0h 9004 0004 GPDR Read/Write

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GPSR/GPCR(GPIO Pin Set/Clear Register)

reserved

31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

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PS10

PS 9

PS 8

PS 7

PS 6

PS 5

PS 4

PS 3

PS 2

PS 1

PS 0

? GPSR/GPCR - 출력 Set/Clear 레지스터

?GPDR이 출력(‘1’)으로 설정 되어 있을 경우

?0으로 설정한 비트는 이전 상태를 유지

?GPSR : 값을 1로 설정하면 HIGH출력

?GPCR : 값을 1로 설정하면 LOW출력

0h 9004 0008 GPSR Write-Only

reserved

31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

PC27

PC26

PC25

PC24

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PC19

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PC 2

PC 1

PC 0

0h 9004 000C GPCR Write-Only

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GRER/GFER(GPIO Rising-Edge/Falling-Edge Detect Register)

reserved

31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

RE2

7RE2

6RE2

5RE2

4RE2

3RE2

2RE2

1RE2

0RE1

9RE1

8RE1

7RE1

6RE1

5RE1

4RE1

3RE1

2RE1

1RE1

0RE

9RE

8RE

7RE

6RE

5RE

4RE

3RE

2RE

1RE

0

? GRER/GFER 상승/하강 에지 검출 허가 레지스터?GRER : 입력 핀의 상태가 Low에서 High로 변했을 때

에지 검출 레지스터를 1 로 설정?GFER : 입력 핀의 상태가 High 에서 Low 로 변했을 때

에지 검출 레지스터를 1 로 설정?RESET시에 값이 지정되지 않음

0h 9004 0010 GRER Read/Write

reserved

31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

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FE20

FE19

FE18

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FE16

FE15

FE14

FE13

FE12

FE11

FE10

FE 9

FE 8

FE 7

FE 6

FE 5

FE 4

FE 3

FE 2

FE 1

FE 0

0h 9004 0014 GFER Read/Write

0 0 0 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 1

0 0 0 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 1 1

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GEDR(GPIO Edge Detect Status Register)

reserved

31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

ED27

ED26

ED25

ED24

ED23

ED22

ED21

ED20

ED19

ED18

ED17

ED16

ED15

ED14

ED13

ED12

ED11

ED10

ED 9

ED 8

ED 7

ED 6

ED 5

ED 4

ED 3

ED 2

ED 1

ED 0

? GEDR - 에지 검출 레지스터

?레지스터는 GRER이나 GFER의 허가 비트가 설정되어 있을 경우

해당 에지가 발생하면 ‘1’로 설정하여 에지 발생을 표시

?에지가 발생하지 않으면 이전 상태를 유지

?RESET시에 값이 지정되지 않음

0h 9004 0018 GEDR Read/Write

0 0 0 0 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

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GPIO모듈 프로그램#include <linux/module.h>

#include <asm/hardware.h>

#include <asm/uaccess.h>

#include <linux/kernel.h> /* printk() */

#include <linux/fs.h> /* everything... */

#include <linux/errno.h> /* error codes */

#include <linux/types.h> /* size_t */

#include <asm/ioctl.h>

#include <asm/segment.h>

#define GPIO_MAJOR 0

int gpio_major=GPIO_MAJOR;

unsigned char data;

int gpio_open (struct inode *inode, struct file *filp

)

{

printk("<1>gpio opened.\n");

MOD_INC_USE_COUNT; // 모듈을 관리하는 변수값수의

증가

return 0;

}

int gpio_release (struct inode *inode, struct file *filp){

MOD_DEC_USE_COUNT; // 모듈을 관리하는 변수값의 감소printk("<1>gpio closed.\n");return 0;

}

ssize_t gpio_read (struct file *filp, char *buf, size_t count,loff_t *f_pos)

{u_int16_t data =0;GPDR = 0x00; // GPIO DIRECTION 설정 : 입력으로 설정data = ((~GPLR & 0x800) >> 8); // GPIO LEVEL 체크 - : copy_to_user(buf,&data,count);

// read 한 데이터를 사용자 영역의 buffer 공간에 저장return count;

}

ssize_t gpio_write (struct file *filp, const char *buf, size_tcount, loff_t *f_pos)

{// unsigned char data;

copy_from_user(&data,buf,1);GPDR = 0xff000;

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GPIO모듈 프로그램switch(data)

{

case '1' :GPCR = GPIO_GPIO12;

break;

case '2' :

GPCR = GPIO_GPIO13;

break;

case '3' :

GPCR = GPIO_GPIO14;

break;

case '4' :

GPCR = GPIO_GPIO15;

break;

case '5' :

GPCR = GPIO_GPIO16;

break;

case '6' :

GPCR = GPIO_GPIO17;

break;

case '7' :

GPCR = GPIO_GPIO18;

break;

case '8' :

GPCR = GPIO_GPIO19;

break;

case '0' :GPCR = 0xff000;break;

case 'z' :GPSR = 0xff000;break;

case 'a' :GPSR = GPIO_GPIO19;break;

case 'b' :GPSR = GPIO_GPIO18;break;

case 'c' :GPSR = GPIO_GPIO17;break;

case 'd' :GPSR = GPIO_GPIO16;break;

case 'e' :GPSR = GPIO_GPIO15;break;

case 'f' :GPSR = GPIO_GPIO14;break;

default :GPSR =0xff000; break;

}return 1;

}

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GPIO모듈 프로그램struct file_operations gpio_fops = { // 파일 구조체 정의

read: gpio_read,

write: gpio_write,

open: gpio_open,

release: gpio_release,

};

int init_module(void)

{

int result;

result = register_chrdev(gpio_major, "GPIO", &gpio_fops);

// major number 등록 - 동적 major number할당

if (result < 0) {

printk(KERN_WARNING "gpio: can't get major %d\n",gpio_major);

return result;

}

if (gpio_major == 0) gpio_major = result; /* dynamic */

printk("<1> init module, major number : %d\n", result);

return 0;

}

void cleanup_module(void)

{

unregister_chrdev(gpio_major, "GPIO");

// 모듈 등록

}

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test program#include<stdio.h>

#include<stdlib.h>

#include<unistd.h>

#include<sys/types.h>

#include<sys/stat.h>

#include<fcntl.h>

void delay (int timer){

int i,j;

for(i=0;i<timer;i++)

for(j=0; j<1000;j++);

}

int main(int argc, char **argv)

{

int dev,i;

unsigned char data[1];

dev=open("/dev/GPIO",O_RDWR);

if( dev >=0 )

{

printf("\n\nLED를 점등하려면 버튼을 누르세요.....\n");

while(1){

read(dev, data,2);if(data[0] == 0)break;}data[0] = '0';for(i=0; i<18;i++){

data[0]+=1;write( dev, data, 1 );if (data[0] == '9') data[0] = '0';printf("data = %c\n",data[0]); delay(10000);

} close( dev ); } else

{ fprintf(stderr,"open() failed\n"); exit(-1); }

return 0;}

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Interrupt 처리 과정

인터럽트발생

PC

0x18

Vector_IRQ

Vector Tablevector IRQ(){

… …“번호” 추출do_IRQ(번호, … … )… …ret_with_reschedule()

}

do IRQ(int irq, struct pt_regs *regs){

struct irqdesc *descstruct irqaction *action… …desc = irq_desc + irqaction = desc -> actiondo{

action -> handler(irq, action -> dev_id, regs)

action = action->next}while(action)

… …}

xxx_isr(){

인터럽트 서비스 루틴}

request_irq(irq, xxx_isr, *regs){

… …}

… …handler() : xxx_isrnext… … … …

Handler()next

irqaction

irqaction… …

action

irqdesc… …

… …

irq_desc[]

0

1

irq

NR_IRQS

desc

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Interrupt 주요 함수? int request_irq(unsigned int irq, void (*handler)(int, void *, struct

pt_regs *), unsigned long flags, const char *device, void *dev_id);

? void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id);

– unsigned int irq : 인터럽트 번호

– void (*handler)(int, void *, struct pt_regs *) : 인스톨되는 함수의 포인터

– unsigned long flags : 인터럽트 관리에 관련된 옵션의 비트 마스크

? SA_INTERRUPT : 세트되면 빠른 인터럽트 핸들러 표시, 현대 컴퓨터에서는 별 차이가없기 때문에 구별할 필요는 없음

? SA_SHIRQ : 인터럽트 디바이스 사이에 인터럽트 공유될 수 있다는 신호 표시

? SA_SAMPLE_RANDOM : 세트되면 디바이스가 읽힐 때 난수를 반환하므로 임의의 시점에서 인터럽트 발생

– const char *device : 인터럽트의 소유자를 표시(/proc/interrupt)

– void *dev_id : 공유 인터럽트 라인을 위해 사용 ClientData같은 고유의 식별자

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Interrupt program#include <linux/config.h>

#include <linux/types.h>

#include <linux/module.h>

#include <linux/sched.h>

#include <linux/kernel.h>

#include <linux/init.h>

#include <linux/delay.h>

#include <asm/uaccess.h>

#include <asm/hardware.h>

#include <asm/irq.h>

#define INT IRQ_GPIO10

static void interrupt_service_rt(int irq, void * dev_id, struct pt_regs * regs)

{

// interrupt button 이 눌러 졌을 때 처리하는

인터럽트 서비스 루틴

int i=10;

printk("\nInterrpt Service Routine Start..\n");

while(i--){

GPCR |= 0xff000;mdelay(500);GPSR |= 0xff000;mdelay(500);

}printk("\nInterrpt Service Routine END..\n");

}int init_module(void){

int retval;retval = request_irq(INT, &interrupt_service_rt, SA_INTERRUPT,

"Button_IN", NULL);// 인터럽트넘버 , 인터럽트 네임 , 인터럽트플래그, 인터럽트 핸들러 함수 등을 등록

if(retval < 0)printk( KERN_ERR "%s: Request for IRQ %d failed\n", __FUNCTION__,INT );

else {set_GPIO_IRQ_edge (1 << INT, GPIO_RISING_EDGE);enable_irq(INT);

}

return 0;}

void cleanup_module(void){

free_irq(INT, NULL);disable_irq(INT);

}

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test program<1> 모든 LED를 점등<2> 모든 LED를 소등

<3> 차례대로 LED를 점등<4> 역순으로 LED를 점등<5> 차례대로 LED를 소등

<6> 역순으로 LED를 소등<q> 종료\n