本章使用汇编语言来编写，通过本章了解如何使用汇编语言来初始化 I.MX6ULL 外设寄存器、了解 I.MX6ULL 最基本的 IO 输出功能。

8.1 I.MX6ULL GPIO 详解

8.1.1 STM32 GPIO 回顾

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。

其中I.MX6ULL的设置需要看了数据手册和参考手册，IMX6ULL 参考手册.pdf和IMX6ULL 数据手册(商用级)pdf。

8.1.2 I.MX6U IO 命名

I.MX6ULL 参考手册的第 32 章“Chapter 32: IOMUX Controller(IOMUXC)”，第 32 章的书签如图 8.1.2.1 所示：

图 8.1.2.1 I.MX6U GPIO 命名

I.MX6ULL 的 IO 分为两类： SNVS 域的和通用的，这两类 IO 本质上都是一样的，我们就有下面的常用 IO 为例，讲学习下 I.MX6ULL 的 IO 命名方式。

图 8.1.2.1 中的形如“IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO00”的就是 GPIO 命名，命名形式就是“IOMUXC_SW_MUC_CTL_PAD_XX_XX”，后面的“XX_XX”就是 GPIO 命名，

比如： GPIO1_IO01、 UART1_TX_DATA、 JTAG_MOD 等等

注意：I.MX6ULL 的 GPIO 并不像 STM32一样以 PA0~15 这样命名，他是根据某个 IO 所拥有的功能来命名的。

8.3.1 I.MX6U IO复用

以“IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO00”这个 IO 为例，打开参考手册的 1568 页，如图 8.1.3.1 所示：

图 8.1.3.1 GPIO1_IO00 复用

从图 8.1.3.1 可以看到有个名为： IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO00 的寄存器，寄存器地址为 0X020E005C，这个寄存器是 32 位的，但是只用到了最低 5 位，其中

bit0~bit3(MUX_MODE)就是设置 GPIO1_IO00 的复用功能的。 GPIO1_IO00 一共可以复用为 9种功能 IO， 分别对应 ALT0~ALT8，其中 ALT5 就是作为 GPIO1_IO00。 GPIO1_IO00 还可以作

为 I2C2_SCL、 GPT1_CAPTURE1、 ANATOP_OTG1_ID 等。这个就是 I.MX6U 的 IO 复用，我们学习 STM32 的时候 STM32 的 GPIO 也是可以复用的。

再来看一个“IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_UART1_TX_DATA”这个 IO，这个 IO 对应的复用如图 8.1.3.2 所示：

图 8.1.3.2 UART1_TX_DATA IO 复用

同样的，从图 8.1.3.2 可以看出， UART1_TX_DATA 可以复用为 8 种不同功能的 IO，分为ALT0~ALT5 和 ALT8、 ATL9，其中 ALT5 表示 UART1_TX_DATA 可以复用为 GPIO1_IO16。

I.MX6ULL 的 GPIO 一共有 5 组： GPIO1、 GPIO2、 GPIO3、 GPIO4 和 GPIO5，其中 GPIO1 有 32 个 IO， GPIO2 有 22 个 IO， GPIO3 有 29 个 IO、 GPIO4 有 29 个 IO， GPIO5

最少，只有 12 个 IO，这样一共有 124 个 GPIO。如果只想看每个 IO 能复用什么外设的话可以直接查阅《IMX6ULL 参考手册》的第 4 章“Chapter 4 External Signals and Pin Multiplexing”。如

果我们要编写代码，设置某个 IO 的复用功能的话就需要查阅第 32 章“Chapter 32: IOMUXController(IOMUXC)” ,第 32 章详细的列出了所有 IO 对应的复用配置寄存器。

注意：I.MX6U 的 IO 是有复用功能的，和 STM32一样，如果某个 IO 要作为某个外设引脚使用的话，是需要配置复用寄存器的。

8.1.4 I.MX6U IO 配置

《 I.MX6UL 参考手册》第 30 章“ Chapter 30: IOMUX Controller(IOMUXC)”的书签中，每一个 IO 会出现两次：

IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO00

IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO00

上面两个都是跟 GPIO_IO00 有关的寄存器，名字上的区别就是红色部分，一个是“MUX”，一个是“PAD”。

IOMUX_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO00 --- 用来配置GPIO1_IO00 复用功能的，

IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO00 --- 用来配置GPIO1_IO00 包括速度设置、驱动能力设置、压摆率设置等等

图 8.1.4.1 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO00 寄存器

从图 8.1.4.1 中可以看出， IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO00 也是个寄存器，寄存器地址为 0X020E02E8。这也是个 32 位寄存器，但是只用到了其中的低 17 位，先来看一下图 8.1.4.2 所示的 GPIO 功能图：

图 8.1.4.2 GPIO 功能图

对照着图 8.1.4.2 来详细看一下寄存器 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO00 的各个位的含义：

HYS(bit16)：对应图 8.1.4.2 中 HYS，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 的时候使能迟滞比较器。

PUS(bit15:14)： 对应图 8.1.4.2 中的 PUS，用来设置上下拉电阻的，一共有四种选项可以选择，如表 8.1.4.1 所示：

表 8.1.4.1 上下拉设置

PUE(bit13)： 图 8.1.4.2 没有给出来，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。当为 0 的时候使用状态保持器，当为 1 的时候使用上下拉。状态保持器在IO 作为输入的时候才有用，顾名思义，就是当外部电路断电以后此 IO 口可以保持住以前的状态。

PKE(bit12)： 对应图 8.1.4.2 中的 PKE，此位用来使能或者禁止上下拉/状态保持器功能，为0 时禁止上下拉/状态保持器，为 1 时使能上下拉和状态保持器。

ODE(bit11)：对应图 8.1.4.2 中的 ODE，当 IO 作为输出的时候，此位用来禁止或者使能开路输出，此位为 0 的时候禁止开路输出， 当此位为 1 的时候就使能开路输出功能。

SPEED(bit7:6)： 对应图 8.1.4.2 中的 SPEED，当 IO 用作输出的时候，此位用来设置 IO 速度，设置如表 8.1.4.2 所示：

表 8.1.4.2 速度配置

DSE(bit5:3)：对应图 8.1.4.2 中的 DSE，当 IO 用作输出的时候用来设置 IO 的驱动能力，总共有 8 个可选选项，如表 8.1.4.3 所示：

表 8.1.4.3 驱动能力设置

SRE(bit0)： 对应图 8.1.4.2 中的 SRE，设置压摆率，当此位为 0 的时候是低压摆率，当为 1的时候是高压摆率。这里的压摆率就是 IO 电平跳变所需要的时间，比如从 0 到 1 需要多少时间，时间越小波形就越陡，说明压摆率越高；反之，时间越多波形就越缓，压摆率就越低。如果你的产品要过 EMC 的话那就可以使用小的压摆率，因为波形缓和，如果你当前所使用的 IO做高速通信的话就可以使用高压摆率。

可以看出寄存器 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO00 是用来配置 GPIO1_IO00 的，包括速度设置、驱动能力设置、压摆率设置等等。

8.1.5 I.MX6U GPIO 配置

IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_XX_XX 和 IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_XX_XX 这两种寄存器都是配置 IO 的，注意是 IO！不是 GPIO 是一个 IO 众多复用功能中的一种。

如果我们要用 GPIO1_IO00 来点个灯、作为按键输入啥的就是使用其 GPIO(通用输入输出)的功能。将其复用为 GPIO 以后还需要对其 GPIO 的功能进行配置，关于 I.MX6U 的 GPIO 请参考《IMX6UL 参考手册》的第 26

章“Chapter 26 General Purpose Input/Ouput(GPIO)”， GPIO 结构如图 8.1.5.1 所示：

图 8.1.5.1 GPIO 结构图

在 图 8.1.5.1 的 左 下 角 的 IOMUXC 框 图 里 面 就 有 SW_MUX_CTL_PAD_* 和SW_PAD_CTL_PAD_*两种寄存器。这两种寄存器前面说了用来设置 IO 的复用功能和 IO 属性配置。左上角部分的 GPIO 框图就是，当 IO 用作 GPIO 的时候需要设置的寄存器，一共有八个：DR、 GDIR、 PSR、 ICR1、 ICR2、 EDGE_SEL、 IMR 和 ISR。前面我们说了 I.MX6U 一共有GPIO1~GPIO5 共五组 GPIO，每组 GPIO 都有这 8 个寄存器。

1、DR 寄存器：此寄存器是数据寄存器，DR 寄存器，此寄存器是数据寄存器：

此寄存器是 32 位的，一个 GPIO 组最大只有 32 个 IO，因此 DR 寄存器中的每个位都对应一个 GPIO。

GPIO 被配置为输出功能：向指定的位写入数据那么相应的 IO 就会输出相应的高低电平，比如要设置 GPIO1_IO00 输出高电平，那么就应该设置 GPIO1.DR=1；

配置为输入模式：此寄存器就保存着对应 IO 的电平值，每个位对对应一个 GPIO，例如，当 GPIO1_IO00 这个引脚接地的话，那么 GPIO1.DR 的 bit0 就是 0。

2、GDIR 寄存器：这是方向寄存器，用来设置某个 GPIO 的工作方向的，即输入/输出， GDIR 寄存器结构如图 8.1.5.3 所示：

图 8.1.5.3 GDIR 寄存器

GDIR 寄存器也是 32 位的，每个 IO 对应一个位，如果要设置 GPIO 为输入设置相应的位为 0，如果要设置为输出就设置为 1。比如要设置 GPIO1_IO00 为输入，那么 GPIO1.GDIR=0；

3、PSR 寄存器：这是 GPIO 状态寄存器

图 8.1.5.4 PSR 状态寄存器

PSR 寄存器也是 32 位的，每个 IO 对应一个位，读取相应的位即可获取对应的 GPIO 的状态，也就是 GPIO 的高低电平值。功能和输入状态下的 DR 寄存器一样。

3、ICR1和ICR2这两个寄存器：都是中断控制寄存器

ICR1用于配置低16个GPIO，ICR2 用于配置高 16 个 GPIO， ICR1 寄存器如图 8.1.5.5 所示：

图 8.1.5.5 ICR1 寄存器

ICR1 用于 IO0~15 的配置， ICR2 用于 IO16~31 的配置。 ICR1 寄存器中一个 GPIO 用两个位，这两个位用来配置中断的触发方式，和 STM32 的中断很类似，可配置的选线如表 8.1.5.1所示：

表 8.1.5.1 中断触发配置

以GPIO1_IO15为例，如果要设置GPIO1_IO15为上升沿触发中断，那么GPIO1.ICR1=2 led.dis clean: rm -rf *.o led.bin led.elf led.dis

创建好 Makefile 以后我们就只需要执行一次“make”命令即可完成编译，如下图所示：

要清理工程的话执行“make clean”即可，如下图所示：

8.4.3 代码烧写

STM32 等其他的单片机的时候，编译完代码以后可以直接通过 MDK 或者 IAR下载到内部的 flash 中。但是 I.MX6U 虽然内部有 96K 的 ROM，但是这 96K 的 ROM 是 NXP自己用的，不向用户开放。所以相当于说 I.MX6U 是没有内部 flash ，I.MX6U 支持从外置的 NOR Flash、 NAND Flash、 SD/EMMC、 SPI NOR Flash和 QSPI Flash 这些存储介质中启动，所以我们可以将代码烧写到这些存储介质中。编译出来的可执行文件是怎么存放到 SD 中的，存放的位置是什么？这个 NXP 是有详细规定的！必须按照 NXP 的规定来将代码烧写到 SD 卡中，否则代码是绝对运行不起来的。《IMX6UL 参考手册》的第 8 章“Chapter 8 System Boot”就是专门讲解 I.MX6U 启动。正点原子专门编写了一个软件来将编译出来的.bin 文件烧写到 SD 卡中，这个软件叫做imxdownload， imxdownlaod 只能在 Ubuntu 下使用，使用步骤如下：

1、将 imxdownload 拷贝到工程根目录下

与 led.bin 处于同一个文件夹下，要不然烧写会失败：

2、给予 imxdownload 可执行权限、

imxdownload 从 Windows 下复制到 Ubuntu 中以后， imxdownload 默认是没有可执行权限的。我们需要给予 imxdownload 可执行权限，执行

3、确定要烧写的 SD 卡

准备一张新的 SD(TF)卡，确保 SD 卡里面没有数据，因为我们在烧写代码的时候可能会格式化 SD 卡。

Ubuntu 下所有的设备文件都在目录“/dev”里面，所以插上 SD 卡以后也会出现在“/dev”里面，其中存储设备都是以“/dev/sd”开头。当把SD卡插到电脑后会弹出如下界面，选择如下，将SD卡挂载到了 Ubuntu 系统中，而不是 Windows下（如果默认挂载到Windos下，可以在Vmware的左上角 虚拟机 -> 可移动设备（D）-> 相应设备名 -> 连接）

输入如下命令看可以看到SD卡已挂载到了Ubuntu下：

其中插上SD卡后多出来了/dev/sda /dev/sda1（名字可能不太一样），其中/dev/sda是SD卡，/dev/sda1是它的一个分区，确定好SD 卡以后我们就可以使用软件 imxdownload 向 SD 卡烧写 led.bin 文件了。

4、向 SD 卡烧写 bin 文件

使用 imxdownload 向 SD 卡烧写 led.bin 文件，命令格式如下：

其中.bin 就是要烧写的.bin 文件， SD Card 就是你要烧写的 SD 卡，比如我的电脑使用如下命令烧写 led.bin 到/dev/sdd 中：

烧写的过程中可能会让你输入密码，输入你的 Ubuntu 密码即可完成烧写，烧写过程如下图：

如果这个烧写速度大于几十 MB/s、甚至几百 MB/s 那么肯定是烧写失败了！解决方法就是重新插拔 SD 卡，一般出现这种情况，重新插拔 SD 卡基本没啥用，只有重启Ubuntu。

烧写完成以后会在当前工程目录下生成一个 load.imx 的文件，如下图所示：

load.imx 这个文件就是软件 imxdownload 根据 NXP 官方启动方式介绍的内容，在 led.bin 文件前面添加了一些数据头以后生成的。最终烧写到 SD 卡里面的就是这个 load.imx 文件，而非led.bin。

8.4.4 代码验证

代码已经烧写到了 SD 卡中了，接下来就是将 SD 卡插到开发板的 SD 卡槽中，然后设置拨码开关为 SD 卡启动，拨码开关设置如下图所示：

设置好以后按一下开发板的复位键，如果代码运行正常的话 LED0 就会被点亮。