我们一般拿到一款全新的芯片，第一个要做的事情的就是驱动其 GPIO，控制其 GPIO 输出高低电平，我们学习 I.MX6U 也一样的，先来学习一下 I.MX6U 的 GPIO。在学习 I.MX6U的 GPIO 之前，我们先来回顾一下 STM32 的 GPIO 初始化(如果没有学过 STM32 就不用回顾了)，我们以最常见的 STM32F103 为例来看一下 STM32 的 GPIO 初始化，示例代码如下：
void LED_Init(void)
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);//使能 PB 端口时钟
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_5; //PB5 端口配置
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz; //IO 口速度
GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //根据设定参数初始化 GPIOB.5
GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5); //PB.5 输出高
}上述代码就是使用库函数来初始化 STM32 的一个 IO 为输出功能，可以看出上述初始化代码中重点要做的事情有一下几个：
①、使能指定 GPIO 的时钟。
②、初始化 GPIO，比如输出功能、上拉、速度等等。
③、 STM32 有的 IO 可以作为其它外设引脚，也就是 IO 复用，如果要将 IO 作为其它外设引脚使用的话就需要设置 IO 的复用功能。
④、最后设置 GPIO 输出高电平或者低电平。
STM32 的 GPIO 初始化就是以上四步，那么会不会也适用于 I.MX6U 的呢？ I.MX6U 的GPIO 是不是也需要开启相应的时钟？是不是也可以设置复用功能？是不是也可以设置输出或输入、上下拉、速度等等这些？我们现在都不知道，只有去看 I.MX6U 的数据手册和参考手册才能知道，带着上面四个疑问打开这两份手册，然后就是“啃”手册。
可以看到LED挂在GPIO1_IO03上，输出高电平就是熄灭LED灯，输出低电平就是点亮LED灯
对于imx6ull我们基本上在LED上会用到以下章节的内容：
CCM: Clock Controller Module (时钟控制模块) - 章节18
IOMUXC : IOMUX Controller，IO复用控制器 - 章节32
GPIO: General-purpose input/output，通用的输入输出口 - 章节28
参考资料：芯片手册《Chapter 28: General Purpose Input/Output (GPIO)》
有5组GPIO（GPIO1～GPIO5），每组引脚最多有32个，但是可能实际上并没有那么多。
GPIO1有32个引脚：GPIO1_IO0~GPIO1_IO31；
GPIO2有22个引脚：GPIO2_IO0~GPIO2_IO21；
GPIO3有29个引脚：GPIO3_IO0~GPIO3_IO28；
GPIO4有29个引脚：GPIO4_IO0~GPIO4_IO28；
GPIO5有12个引脚：GPIO5_IO0~GPIO5_IO11；
GPIO的控制涉及4大模块：CCM、IOMUXC、GPIO模块本身，框图如下：
参考资料：芯片手册《Chapter 18: Clock Controller Module (CCM)》
GPIOx要用CCM_CCGRy寄存器中的2位来决定该组GPIO是否使能。哪组GPIO用哪个CCM_CCGR寄存器来设置，请看上图红框部分。
CCM_CCGR寄存器中某2位的取值含义如下：
① 00：该GPIO模块全程被关闭
② 01：该GPIO模块在CPU run mode情况下是使能的；在WAIT或STOP模式下，关闭
③ 10：保留
④ 11：该GPIO模块全程使能
GPIO2时钟控制：
GPIO1时钟控制：
GPIO3时钟控制：
GPIO4时钟控制：
参考资料：芯片手册《Chapter 32: IOMUX Controller (IOMUXC)》
对于某个/某组引脚，IOMUXC中有2个寄存器用来设置它：
① 选择功能：
IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_<PADNAME> ：Mux pad xxx，选择某个pad的功能
IOMUXC_SW_MUX_CTL_GRP_<GROUP NAME>：Mux grp xxx，选择某组引脚的功能
某个引脚，或是某组预设的引脚，都有8个可选的模式(alternate (ALT) MUX_MODE)。
某个引脚，或是某组预设的引脚，都有8个可选的模式(alternate (ALT) MUX_MODE)。
比如：
② 设置上下拉电阻等参数：
IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_<PAD_NAME>：pad pad xxx，设置某个pad的参数
IOMUXC_SW_PAD_CTL_GRP_<GROUP NAME>：pad grp xxx，设置某组引脚的参数
比如：
我们暂时只需要关心3个寄存器：
① GPIOx_GDIR：设置引脚方向，每位对应一个引脚，1-output，0-input
② GPIOx_DR：设置输出引脚的电平，每位对应一个引脚，1-高电平，0-低电平
③ GPIOx_PSR：读取引脚的电平，每位对应一个引脚，1-高电平，0-低电平
GPIO1Memory map如下：
翻译一下：
① 设置CCM_CCGRx寄存器中某位使能对应的GPIO模块// 默认是使能的，上图省略了
② 设置IOMUX来选择引脚用于GPIO
③ 设置GPIOx_GDIR中某位为0，把该引脚设置为输入功能
④ 读GPIOx_DR或GPIOx_PSR得到某位的值（读GPIOx_DR返回的是GPIOx_PSR的值）
翻译一下：
① 设置CCM_CCGRx寄存器中某位使能对应的GPIO模块// 默认是使能的，上图省略了
② 设置IOMUX来选择引脚用于GPIO
③ 设置GPIOx_GDIR中某位为1，把该引脚设置为输出功能
④ 写GPIOx_DR某位的值
Linux 下的任何外设驱动，最终都是要配置相应的硬件寄存器。所以本章的 LED 灯驱动最终也是对 I.MX6ULL 的 IO 口进行配置，与裸机实验不同的是，在 Linux 下编写驱动要符合 Linux的驱动框架。I.MX6U-ALPHA 开发板上的 LED 连接到 I.MX6ULL 的 GPIO1_IO03 这个引脚上，因此本章实验的重点就是编写 Linux 下 I.MX6UL 引脚控制驱动。
在编写驱动之前，我们需要先简单了解一下 MMU 这个神器， MMU 全称叫做 MemoryManage Unit，也就是内存管理单元。在老版本的 Linux 中要求处理器必须有 MMU，但是现在Linux 内核已经支持无 MMU 的处理器了。 MMU 主要完成的功能如下：
①、完成虚拟空间到物理空间的映射。
②、内存保护，设置存储器的访问权限，设置虚拟存储空间的缓冲特性。
我们重点来看一下第①点，也就是虚拟空间到物理空间的映射，也叫做地址映射。首先了解两个地址概念：虚拟地址(VA,Virtual Address)、物理地址(PA， Physcical Address)。对于 32 位的处理器来说，虚拟地址范围是 2^32=4GB，我们的开发板上有 512MB 的 DDR3，这 512MB 的内存就是物理内存，经过 MMU 可以将其映射到整个 4GB 的虚拟空间 ，如图：
物理内存只有 512MB，虚拟内存有 4GB，那么肯定存在多个虚拟地址映射到同一个物理地址上去，虚拟地址范围比物理地址范围大的问题处理器自会处理，这里我们不要去深究，因为MMU 是很复杂的一个东西 。
Linux 内核启动的时候会初始化 MMU，设置好内存映射，设置好以后 CPU 访问的都是虚拟 地 址 。 比 如 I.MX6ULL 的 GPIO1_IO03 引 脚 的 复 用 寄 存 器IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 的地址为 0X020E0068。如果没有开启 MMU 的话直接向 0X020E0068 这个寄存器地址写入数据就可以配置 GPIO1_IO03 的复用功能。现在开启了 MMU，并且设置了内存映射，因此就不能直接向 0X020E0068 这个地址写入数据了。我们必须得到 0X020E0068 这个物理地址在 Linux 系统里面对应的虚拟地址，这里就涉及到了物理内存和虚拟内存之间的转换，需要用到两个函数： ioremap 和 iounmap。
ioremap 函 数 用 于 获 取 指 定 物 理 地 址 空 间 对 应 的 虚 拟 地 址 空 间 ， 定 义 在arch/arm/include/asm/io.h 文件中，定义如下：
#define ioremap(cookie,size) __arm_ioremap((cookie), (size), MT_DEVICE)
void __iomem *__arm_ioremap(phys_addr_t phys_addr, size_t size, unsigned int mtype)
{
return arch_ioremap_caller(phys_addr, size, mtype,
__builtin_return_address(0));
}
ioremap 是个宏，有两个参数： cookie 和 size，真正起作用的是函数__arm_ioremap，此函数有三个参数和一个返回值，这些参数和返回值的含义如下：
phys_addr：要映射给的物理起始地址。
size：要映射的内存空间大小。
mtype： ioremap 的类型，可以选择 MT_DEVICE、 MT_DEVICE_NONSHARED、MT_DEVICE_CACHED 和 MT_DEVICE_WC， ioremap 函数选择 MT_DEVICE。
返回值： __iomem 类型的指针，指向映射后的虚拟空间首地址。
假如我们要获取 I.MX6ULL 的 IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 寄存器对应的虚拟地址，使用如下代码即可：
#define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE (0X020E0068)
static void __iomem* SW_MUX_GPIO1_IO03;
SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE, 4); 宏 SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE 是寄存器物理地址， SW_MUX_GPIO1_IO03 是映射后的虚拟地址。对于 I.MX6ULL 来说一个寄存器是 4 字节(32 位)的，因此映射的内存长度为 4。映射完成以后直接对SW_MUX_GPIO1_IO03 进行读写操作即可。
卸载驱动的时候需要使用 iounmap 函数释放掉 ioremap 函数所做的映射， iounmap 函数原型如下：
#define iounmap __arm_iounmap
void __arm_iounmap(volatile void __iomem *io_addr)
{
arch_iounmap(io_addr);
}iounmap 只有一个参数 addr，此参数就是要取消映射的虚拟地址空间首地址。假如我们现在要取消掉 IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03 寄存器的地址映射，使用如下代码即可：
iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);这里说的 I/O 是输入/输出的意思，并不是我们学习单片机的时候讲的 GPIO 引脚。这里涉及到两个概念： I/O 端口和 I/O 内存。当外部寄存器或内存映射到 IO 空间时，称为 I/O 端口。当外部寄存器或内存映射到内存空间时，称为 I/O 内存。但是对于 ARM 来说没有 I/O 空间这个概念，因此 ARM 体系下只有 I/O 内存(可以直接理解为内存)。使用 ioremap 函数将寄存器的物理地址映射到虚拟地址以后，我们就可以直接通过指针访问这些地址，但是 Linux 内核不建议这么做，而是推荐使用一组操作函数来对映射后的内存进行读写操作。
读操作函数有如下几个：
u8 readb(const volatile void __iomem *addr)
u16 readw(const volatile void __iomem *addr)
u32 readl(const volatile void __iomem *addr)readb、 readw 和 readl 这三个函数分别对应 8bit、 16bit 和 32bit 读操作，参数 addr 就是要读取写内存地址，返回值就是读取到的数据。
void writeb(u8 value, volatile void __iomem *addr)
void writew(u16 value, volatile void __iomem *addr)
void writel(u32 value, volatile void __iomem *addr)writeb、 writew 和 writel 这三个函数分别对应 8bit、 16bit 和 32bit 写操作，参数 value 是要写入的数值， addr 是要写入的地址。
#include <linux/types.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/delay.h>
#include <linux/ide.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/module.h>
#include <linux/errno.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <asm/mach/map.h>
#include <asm/uaccess.h>
#include <asm/io.h>
#define LED_MAJOR 200
#define LED_NAME "led"
static struct class *led_class;
#define CCM_CCGR1_BASE (0X020C406C)
#define SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE (0X020E0068)
#define SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE (0X020E02F4)
#define GPIO1_DR_BASE (0X0209C000)
#define GPIO1_GDIR_BASE (0X0209C004)
static void __iomem *IMX6U_CCM_CCGR1;
static void __iomem *SW_MUX_GPIO1_IO03;
static void __iomem *SW_PAD_GPIO1_IO03;
static void __iomem *GPIO1_DR;
static void __iomem *GPIO1_GDIR;
static int led_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
printk("led_open\r\n");
return 0;
}
static ssize_t led_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
printk("led_read\r\n");
return 0;
}
static ssize_t led_write(struct file *filp, const char __user *buf, size_t cnt, loff_t *offt)
{
printk("led_write\r\n");
int retvalue;
u32 val = 0;
unsigned char databuf[1];
unsigned char ledstat;
retvalue = copy_from_user(databuf, buf, cnt);
if(retvalue < 0) {
printk("kernel write failed!\r\n");
return -EFAULT;
}
ledstat = databuf[0];
printk("ledstat:%d\r\n",ledstat);
if(ledstat == 1)
{
val = readl(GPIO1_DR);
val &= ~(1 << 3);
writel(val, GPIO1_DR);
}
else if(ledstat == 0)
{
val = readl(GPIO1_DR);
val|= (1 << 3);
writel(val, GPIO1_DR);
}
return 1;
}
static int led_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
printk("led_release\r\n");
return 0;
}
static struct file_operations led_fops = {
.owner = THIS_MODULE,
.open = led_open,
.read = led_read,
.write = led_write,
.release = led_release,
};
static int __init led_driver_init(void)
{
u32 val = 0;
int retvalue = 0;
printk("led_driver_init\r\n");
IMX6U_CCM_CCGR1 = ioremap(CCM_CCGR1_BASE, 4);
SW_MUX_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_MUX_GPIO1_IO03_BASE, 4);
SW_PAD_GPIO1_IO03 = ioremap(SW_PAD_GPIO1_IO03_BASE, 4);
GPIO1_DR = ioremap(GPIO1_DR_BASE, 4);
GPIO1_GDIR = ioremap(GPIO1_GDIR_BASE, 4);
val = readl(IMX6U_CCM_CCGR1);
val &= ~(3 << 26);
val |= (3 << 26);
writel(val, IMX6U_CCM_CCGR1);
writel(5, SW_MUX_GPIO1_IO03);
writel(0x10B0, SW_PAD_GPIO1_IO03);
val = readl(GPIO1_GDIR);
val &= ~(1 << 3);
val |= (1 << 3);
writel(val, GPIO1_GDIR);
val = readl(GPIO1_DR);
val |= (1 << 3);
writel(val, GPIO1_DR);
retvalue = register_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME, &led_fops);
if(retvalue < 0){
printk("register chrdev failed!\r\n");
return -EIO;
}
led_class = class_create(THIS_MODULE,"led_class");
device_create(led_class,NULL,MKDEV(LED_MAJOR,0),NULL,"led"); /* /dev/led */
return 0;
}
static void __exit led_driver_exit(void)
{
printk("led_driver_exit\r\n");
iounmap(IMX6U_CCM_CCGR1);
iounmap(SW_MUX_GPIO1_IO03);
iounmap(SW_PAD_GPIO1_IO03);
iounmap(GPIO1_DR);
iounmap(GPIO1_GDIR);
device_destroy(led_class,MKDEV(LED_MAJOR,0));
class_destroy(led_class);
unregister_chrdev(LED_MAJOR, LED_NAME);
}
module_init(led_driver_init);
module_exit(led_driver_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <stdint.h>
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd;
int ret;
uint8_t led;
fd = open(argv[1], O_RDWR);
if(!strcmp("led_on",argv[2]))
{
printf("led on\r\n");
led = 1;
write(fd,&led,sizeof(led));
}
if(!strcmp("led_off",argv[2]))
{
led = 0;
printf("led on\r\n");
write(fd,&led,sizeof(led));
}
close(fd);
}测试方法：
点亮 LED灯 ./test_app /dev/led led_on
熄灭 LED灯 ./test_app /dev/led led_on
KERNELDIR := /home/zhongjun/project/board/yuanzi/imx6ull/nfs/kernel
CURRENT_PATH := $(shell pwd)
obj-m := led_drv.o
build: kernel_modules
kernel_modules:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) $(KBUILD_CFLAGS) M=$(CURRENT_PATH) modules
$(CROSS_COMPILE)gcc -o test_app test_app.c
clean:
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(CURRENT_PATH) clean
rm -rf test_app参考：
1.https://weidongshan.blog.csdn.net/article/details/122475478
2.【韦东山】嵌入式Linux应用开发完全手册V4.0_韦东山全系列视频文档-IMX6ULL开发板.docx
3.【正点原子】I.MX6U嵌入式Linux驱动开发指南V1.4.pdf
