使用迅为IMX6ULL开发板第一个汇编实验（一）

孟亚凡

通过第五章我们对 ARM 汇编语法有了初步的认识，在本章我们开始使用会念编写我们的第一个汇编实
验，在开发版的额众多外设里面，原理最简单，最适合初学者入门的就是 gpio 的驱动，在我们的开发板上
8 ^' W: h' g: x. b2 _) i: R" S板载了一个 led 发光二极管，他的实现原理就是通过 gpio 来控制 led 的亮灭（控制 gpio 输出高低电平）。
( G' ^, I2 R9 X3 F9 k9 91 .1  i.MX6ULL  GPIO 分析 分析
i.MX6 ULL 终结者开发板使用的 cpu 是 I.MX6ULL，该 cpu 的参考手册我们放到了光盘目录的“i.MX6UL 终结
者光盘资料\03_开发板硬件资料\02_芯片资料\1、I.MX6ULL 芯片资料.zip ”压缩包里面，如下图所示：

打开该手册的 32 章节“Chapter 32 IOMUX Controller (IOMUXC)”，我们看到 32 章节的目录如下图所示：

图中的“IOMUXC_SW_MUC_CTL_PAD_GPIO1_IO00”就是 GPIO 的命名。其命名格式是

“IOMUXC_SW_MUC_CTL_PAD_XX_XX”，其中的 XX_XX 就是 GPIO 的命名。例如：JTAG_MOD，GPIO1_IO00，

UART4_TX_DATA 等。I.MX6ULL 的 GPIO 命名是根据 IO 所拥有的功能来命名的，比如我们看到 GPIO1_IO00，

就可以知道这个是 GPIO 功能，看到 UART4_TX_DATA 就知道这个是串口 4 的发送功能。在参考手册的 32 章

节列出了 i.MX6 ULL 的所有 IO 引脚，我们可以看到具有 GPIO 功能的引脚只有“GPIO1_IO00~GPIO1_IO09”

这 10 路 GPIO，实际上 i.MX6 ULL 的 IO 口都是具有复用功能的（一个 IO 口可以配置成好几种功能，如果不

做配置，会有一种默认的功能）。下面我们看看 i.MX6 ULL 的 IO 引脚复用功能。

我们以“IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO00”这个 IO 为例，打开手册的 32.6.7（1568 页）如下图所示

上图可以看到该 IO 对应的配置寄存器“SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO00”，寄存器地址是 0X20E005C，

寄存器为 32 位，其中的 bit0-bit3（MUX_MODE）这四位是设置 IO 引脚复用功能的。从表中我们可以看到

GPIO1_IO00 有 9 种复用功能，分别对应 ALT0-ALT8，其中 ALT5 就是作为 GPIO1_IO00，如下图所示：

4.jpg
# T  N5 _  j& l) @8 a

% k+ r2 c" q. f- ?& F8 |

! b/ p" n4 n. G. W; W6 l

从上图中我们可以看到 GPIO1_IO00 这个引脚还可以配置成 ENET2_REF_CLK2，I2C2_SDA 等功能，这就是 IO

的复用功能。

下面我们再来看下“IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART4_TX_DATA”这个 IO 引脚。这个引脚的描述在 32.6.29

章节（1590 页），如下图所示：

从上图可以看到该引脚可以复用成 7 种不同的模式。其中 ALT5（0101）表示可以复用为 GPIO1_IO28。
所以我们可以看到 i.MX6 ULL 的 GPIO 不止 GPIO1_IO00-GPIO1_IO09 这 10 个，其它的 IO 也可以复用为 GPIO。
在第四章节我们可以看到 i.MX6 ULL 的 GPIO 一共有 5 组：GPIO1、GPIO2、GPIO3、GPIO4、GPIO5，其中 GPIO1
& N8 V0 q+ Y! Q% A! l有 32 个 IO（IO0-IO31），GPIO2 有 22 个 IO（IO0-IO21），GPIO3 有 29 个 IO（IO0-IO28），GPIO4 有 29个 IO（IO0-IO28），GPIO5 有 12 个 IO（IO0-IO11），这样 i.MX6 ULL 一共有 124 个 GPIO。如果我们想要
查看每个 IO 能复用成什么功能，可以查看第 4 章，如果我们要设置某个 IO 的功能，需要查看第 32 章。
% _& \6 t9 f: h& c: C( H9 92 .2  IO 引脚配置 引脚配置
, c! K& h6 _( x/ M$ G9 x9 k) fIO 引脚的配置我们需要参考第 32 章节，在 9.1 章节我们看到每个 IO 都有一个“SW_MUX_CTL_PAD_XX_XX”
的寄存器，例如 SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO00。该寄存器在 6.1 章节我们介绍了，主要是用来配置 IO 引脚
' Z& w9 t) Q+ p! y" F6 |! M3 l 的模式。然后我们在该章节看到还有一个“SW_PAD_CTL_PAD_XX_XX”的寄存器，例如
“SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO00”寄存器，如下图所示：

6.jpg
" f: h) t0 v3 x  y& V% x

. q% B1 l; |$ f8 E$ A1 H, O. U, z8 S
. v/ m$ t. v( }/ A9 t9 E
从上图可以看到 SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO00 寄存器的地址是 0X20E02E8，他也是一个 32 位的寄存器，我
3 N* ~/ a2 i; U/ Z& ^" f/ k 们可以看到改寄存器按照位划分成了几种功能设置，如下：
5 ~- a6 V' M& l2 ~3 Z+ fHYS（bit16）：用来使能迟滞比较器，当 IO 作为输入功能的时候有效，用于设置输入接收器的施密特触发
器是否使能。如果需要对输入波形进行整形的话可以使能此位。此位为 0 的时候禁止迟滞比较器，为 1 的
7 A+ p7 R( z" `% t+ w2 W4 O! Z 时候使能迟滞比较器。PUS（bit15-bit14）用来设置上下拉电阻的。
0 y+ B2 k2 L7 }3 |! Q4 m# T/ JPUE（bit13）当 IO 作为输入的时候，这个位用来设置 IO 使用上下拉还是状态保持器。状态保持器在 IO 作
为输入的时候才有用，当外部电路断电以后此 IO 口可以保持住以前的状态。
PKE（bit12）用来使能或者禁止上下拉/状态保持器功能。
ODE（bit11）IO 作为输出的时候，此位用来禁止或者使能开路输出。
2 r6 i5 e+ z; X4 y/ ~8 E( _* TSPEED（bit7-bit6）当 IO 用作输出的时候，此位用来设置 IO 速度。
DSE（bit5-bit3）当 IO 用作输出的时候用来设置 IO 的驱动能力。
; k  ^" v! _: _+ f: j, xSRE（bit0）设置压摆率。
9 93 .3  GPIO 配置 配置
  ?5 r/ ?( J8 m- W7 O& w1 i5 @/ P 在 9.1 和 9.2 章节我们介绍了这两个寄存器“SW_MUX_CTL_PAD_XX_XX”和“SW_PAD_CTL_PAD_XX_XX”
: ^( n% s* e. f5 B8 o% y6 X用来配置 IO 引脚，在本章我们来学习一下 GPIO 功能的配置（GPIO 属于 IO 引脚中的一种复用功能）。比如
GPIO1_IO00 这个 IO 可以复用为 I2C2_SCL、ENET1_REF_CLK1、GPIO1_IO00、WDOG3_WDOG_B 等 9 种复用功能，
( |; B/ p3 j- P, C, P, B9 g0 JGPIO1_IO00 只是其中的一种，具体配置成哪种复用功能，需要看下我们的硬件设计中这个 IO 是作为哪种功
% Y1 F$ s2 s: V/ T! Q 能来设计的。如果我们把该引脚用来控制 LED 发光二极管，那我们的程序就要把这个 IO 配置成 GPIO 模式，
然后我们还需要对 GPIO 的功能进行配置，我们可以参考手册的第 28 章“General Purpose Input/Output
% R( R# z" @& c9 M% D (GPIO)”。在该章节我们可以看到 GPIO 的结构如下图所示所示：

在上图中我们可以看到两个地方用红色方框标注了（1、2），其中 1 处里面有两个寄存器，这就是我
' ^  x  j( y& t+ W+ U 们 6.2 章节介绍的配置 IO 复用和 IO 功能属性的寄存器。2 处表示当 IO 作为 GPIO 使用的时候，需要配置的
& b& U  }$ n( u$ f: @3 F) _ 寄存器（共有 8 个），分别是：GPIO.DR、GPIO.GDIR、GPIO.PSR、GPIO.ICR1、GPIO.ICR2、GPIO.EDGE_SEL、
) S4 N2 l" O! qGPIO.IMR、GPIO.ISR，前面 6.2 章节我们介绍了 i.MX6 ULL 一共有 5 组 GPIO，每组 GPIO 分别有这 8 个寄存
+ P7 i$ D) E) ]( F7 K8 f 器，下面我们分别看下这些寄存器：
首先是 GPIOx_DR 寄存器，如下图所示：

此寄存器是数据寄存器，32 位，每一位对应一个 GPIO，当 GPIO 配置成输出以后，向对应的位写 1，GPIO
就会输出高电平，写 0，GPIO 就会输出低电平。如果 GPIO 设置成输入，那读取这个寄存器对应的位，就可
以获取到对应 GPIO 的状态（0 或 1）。
然后是 GPIOx_GDIR 寄存器，如下图所示：

该寄存器也是 32 位的，每一位对应一个 GPIO，该寄存器是用来设置 GPIO 是输入还是输出的。（对应
的位设置成 0，对应的 GPIO 设置成输入模式；对应的位设置成 1，对应的 GPIO 就配置成输出模式了）。
然后是 GPIOx_PSR 寄存器，如图 6.3.4 所示：

该寄存器也是 32 位的，每一位对应一个 GPIO，该寄存器是用来读取对应 GPIO 的状态（高低电平）。
然后是 GPIOx_ICR1 寄存器，如下图所示：

该寄存器是中断控制寄存器，每组 GPIO 最多有 32 个 GPIO，该寄存器用来配置低 16 个 GPIO，此寄存
+ j( X! }) W! T7 d' n. p6 s0 T& Q 器是 32 位的，每两位表示一个 GPIO，这两位用来配置中断的触发方式：
  O$ A! x8 r$ `5 h: E00 低电平出发
! [7 h$ M: g4 H01 高电平触发
/ t- t( |4 \5 v: l$ E* v4 U10 上升沿触发
11 下降沿触发
2 C/ E9 R& }3 c, s$ Z1 O- P$ c- ` 以 GPIO1_IO3 为例，如果设置成高电平触发，GPIO1.ICR1=1<<6。
! P3 N8 h$ {' l* V9 p 然后是 GPIOx_ICR2 寄存器，如下图所示：

该寄存器也是中断控制寄存器，每组 GPIO 最多有 32 个 GPIO，该寄存器用来配置高 16 个 GPIO，此寄
存器是 32 位的，每两位表示一个 GPIO，这两位用来配置中断的触发方式：
  W' ~! X* e7 \; B* U3 Q00 低电平出发
( R7 d! I; C: v  V& b01 高电平触发
% G  u6 H/ _' u# P/ `) \7 t# }10 上升沿触发
' w3 W! \: X) W11 下降沿触发
以 GPIO1_IO7 为例，如果设置成高电平触发，GPIO1.ICR1=1<<2。
然后是 GPIOx_IMR 寄存器，如下图所示：

该寄存器是中断屏蔽寄存器，每一位对应一个 GPIO，如果使能某个 GPIO 的中断，那么设置这个寄存器
对应的位为 1 即可。如果禁止某个 GPIO 的中断，那么设置这个寄存器的对应位为 0。
8 g, }% P1 L) z4 i2 [# K, [, P) o7 ^ 然后是 GPIOx_ISR 寄存器，如下图所示：

4 a- s& s- {' ^8 l0 X5 _5 t

该寄存器是中断状态寄存器，共有 32 位，每位对应一个 gpio，只要某个 GPIO 的中断产生，那么对应
7 B, ?1 c" u$ W+ g8 A  S4 { 的位就会被置 1，我们可以通过读取该寄存器来判断 GPIO 的中断是否产生了。当我们处理完中断后，必须
0 e8 h! h! l! G) `  r) u 要清除对应的中断标志位（像该寄存器相应的位写 1，就是清除中断标志位）。
然后是 GPIOx_EDGE_SEL，如下图所示：

' r- r  m2 R, C9 C9 i3 k/ d7 t

该寄存器用来设置边沿中断，这个寄存器会覆盖 ICR1 和 ICR2 的设置，同样一个 GPIO 对应一位。相应
- t+ g; @) M0 e 的位被置 1，那么就相当于设置了对应的 GPIO 是上升沿和下降沿(双边沿)触发。
) @7 B4 C+ p  J6 X. S 至此关于 GPIO 的所有寄存器我们就介绍完了。

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IO 的复用功能
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