對于所有的處理器，pad 一般可以分為兩大類：IO（輸入輸出）、Power（VDD 和GDD）。
類似攝像頭 IO、以太網 IO、PWM 的 IO 等等，都可以統稱為 IO。一個 IO，有可能能夠被配置為多種功能。
GPIO 是 IO 的一種，GPIO 就是普通輸入輸出的意思，當需要實現高低電平輸入輸出、中斷功能的時候，都需要將其設置為 GPIO 模式。
本文檔以 GPIO 為例，介紹如何配置 iTOP-4418 和 iTOP-6818 的 IO。iTOP-4418 和
iTOP-6818 的完全兼容，適用于 Android、Ubuntu 和 QtE 等各種文件系統。
1 IO 和 GPIO 部分 datasheet 閱讀指導
本小節帶大家閱讀 datasheet 的相關內容，如果要分析 GPIO 的 datasheet，6818 的
datasheet 主要理解 datasheet 的 2.4 小節和 16.5 小節；4418 的 datasheet 主要理解 2.3.2小節，15.4 小節。
通過 2.3.2 或者 2.4 小節了解 IO 復用也就是 alternate function 功能，通過 15.4 或者16.5 了解 GPIO 各種寄存器。當然，這些寄存器不需要我們一個一個配置，在接下來的一節中所有寄存器都有對應的內核代碼以及對一個的宏，可以通過配置內核代碼中的宏來實現 IO的初始化。
本文檔以 4418 為例來分析，6818 的分析類似。
1.1 IO 的 alternate function 功能
datasheet 的 2.3.2 小節，如下圖所示，。
表格中的 Ball 對應個每一個 pad(類似 BGA 封裝的芯片，有些會用 Ball 來表示 pad)，pad 是編號是唯一；
Name 表示每一個 pad 對應的名字，這個名字是唯一的；

Type 表示 IO 的類型，S 表示是信號管腳，P 表示電源管腳，G 表示接地管腳；
alternate function[0-4]，表示這個 pad 可以被設置的功能，下表中的每個管腳似乎都是只能設置為一種功能。

如下圖所示，紅色框中的是 GPIOB18（這個管腳是后面我們要分析 IO），可以看到這個IO 可以被設置為三種功能，如果我們要將其配置為 GPIO，那么這個管腳要在這里要被設置為alternate function3。

1.2 GPIO 的寄存器分析
datasheet 上的 15.4 小節目錄，如下圖所示。
似乎 4418 和 6818 的 GPIO 設計的比較整齊劃一，每一個 bank 都是 32 個 GPIO，所以
datasheet 上的介紹很籠統，不過并不影響 datasheet 的使用。

現在我們來分析，每一類寄存器的作用。
GPIOxOUT：在 GPIO 被設置為輸出模式的時候，寄存器被設置為 1，則輸出高電平，設
置為 0，則輸出低電平；
GPIOxOUTEND：輸入和輸出模式的使能，輸出和輸入要二選一；
GPIOxDETMODE[0:1]：設置 GPIO 的中斷模式，3 個比特設置一個 IO，其中兩個 bit 在
這兩個寄存器中，剩余的 1 個 bit 位在 GPIOxDETMODEEX 寄存器中；
GPIOxINTENB：中斷使能寄存器；
GPIOxDET：中斷觸發之后，可用于清除中斷；
GPIOxPAD：在 GPIO 被設置為輸入模式的時候，讀取這個寄存器就是對應 GPIO 輸入的
電平值；
GPIOxALTFN[0:1]：用于設置 IO 的 alternate function，前面介紹的 IO 管腳多功能配
置，這個是對應的寄存器；
GPIOxDETMODEEX：用于中斷模式，結合 GPIOxDETMODE[0:1]寄存器來設置中斷 IO
輸入模式，是高電平觸發、低電平觸發等等；

GPIOxDETENB：在輸入模式下，寄存器用于設置使能；
GPIOx_SLEW:設置 GPIO 檢測速度，也就是 GPIO 翻轉速度；
GPIOx_SLEW_DISABLE_DEFAULT:用于配置 GPIO 的翻轉速度是否使用默認的設置；
GPIOx_DRV0 和 GPIOx_DRV1：設置 GPIO 的驅動能力；
GPIOx_DRV0_DISABLE_DEFAULT 和 GPIOx_DRV1_DISABLE_DEFAULT：用于配置
GPIO 的驅動能力是否使用默認的設置；
GPIOx_PULLSEL_DISABLE_DEFAULT：用于設置 GPIO 輸出能力使用默認配置還是使用
GPIOx_PULLSEL 寄存器配置的值；
GPIOx_PULLSEL：用于設置 GPIO 內部上拉和下拉；
GPIOx_PULLSELENB：GPIO 內部上來和下拉的使能；
GPIOx_PULLSELENB_DISABLE_DEFAULT：GPIO 內部上拉和下拉的使能的配置寄存
器。
2 內核 IO 初始化配置分析
本小節介紹 IO 初始化宏定義和配置文件，并和 datasheet 結合來理解。
2.1 初始化文件分析
內核代碼最好 Windows 上的 source insight 和 Ubuntu 上的 vim 工具結合起來閱讀。
4418 的內核 IO 配置文件是“arch/arm/plat-s5p4418/topeet/include/cfg_gpio.h”；
6818 的內核 IO 配置文件是“arch/arm/plat-s5p6818/topeet/include/cfg_gpio.h”。
所有的 IO 都是在這個文件下配置基本功能的。
這里以 GPIOB18 為例，在內核 IO 文件 cfg_gpio.h 中搜索“GPIOB18”，如下圖所示。

這部分 source insight 下查看，如下圖所示。作者的 source insight 中的代碼比較舊，
和上面一張截圖有一點區別，不過并不影響使用。

如上圖所示，4412 的 BSP 文件 cfg_gpio.h 中，PAD_GPIOB18 使用了 5 個宏通過或運
算來實現初始化配置。
我們先來分析這 5 個宏分別對應什么參數，在 cfg_gpio.h 文件靠前位置，可以看到如
下。

如上圖所示，這 5 個宏對應配置如下：
第一個：PAD_MOD_XXX，用于設置 GPIO 被配置為對應模式；
第二個：PAD_FUNC_ALT[0:3]，用于設置 GPIO 被配置為對應模式，PAD_FUNC_ALT
可以和 PAD_MOD_XXX 結合起來使用；
第三個：PAD_LEVEL_XXX,用于 GPIO 電平輸出或者輸出，對應輸出高電平或者低電平或
者中斷模式下的中斷模式設置；
第四個：PAD_PULL_XX，用于輸入模式的內部上拉或者下拉。例如 GPIO 被設置為輸入
模式，這里設置為上拉模式，那么 GPIO 在懸空狀態下檢測到的就是高電平；
第五個：PAD_STRENGTH_0,1,2,3，用于設置 GPIO 輸出能力設置。
這里對應前一小節中，GPIO 寄存器，不過在軟件上純粹的設置，就比較容易了。
另外在 linux 內核驅動中，還提供了一部分函數接口，例如：設置輸入模式和輸出模式、
讀取輸入值，設置輸出值，設置中斷口，設置獨立中斷 IO 的中斷模式等等。

作者在 4418 和 6818 的 GPIO 函數接口中，沒有找到輸入模式下的上拉和下拉函數，后
面我們就在這個文件中設置一下，然后讓 GPIO 懸空，通過讀取輸入值就可以判斷設置是否生
效。如果 pull up 模式下，GPIO 懸空狀態讀取的值應該 1；pull down 模式下，GPIO 懸空狀
態讀取的值就是 0。
2.2 常用 GPIO 宏介紹
第一個宏介紹：
通過 source insight 可以找到宏定義，定義的位置。例如“PAD_MODE_ALT”，如下圖
所示。

如上圖可知，如果設置為 PAD_MODE_ALT，那么要結合第二個宏來設置管腳功能，不過
這樣似乎還要結合 datasheet 來對照。
作者發現 4418 和 6818 所有的 GPIOXXX 都可以作為 OUT、IN 和 INT 這三種模式，可
以直接將其設置為輸出模式，不用管第二個宏定義，如果要嚴謹一點應該也沒問題，用戶可以
自己測試。
PAD_MODE_ALT：IO 的功能設置，結合第二個宏來使用
PAD_MODE_IN：直接設置為輸入模式；
PAD_MODE_OUT：直接設置為輸出模式；
PAD_MODE_INT：至二級設置為中斷模式。
第二個宏介紹：
如下圖所示，可以有以下選擇。

這個宏要結合 datasheet 來使用，不是很建議在 GPIO 設置中使用，如下圖所示，例如
要設置 GPIOB18 功能，那么第一個宏要設置為 PAD_MODE_ALT，第二個宏設置為
PAD_FUNC_ALT2，然后在驅動中設置是輸入、輸出還是中斷模式。當然如果要簡單，可以直
接將第一個宏設置為 PAD_MODE_IN，這樣就是輸入模式了。

PAD_FUNC_ALT[0:3]，表示將 IO 設置為 datasheet 上對應的功能。
第三個宏介紹：
如下圖所示，可以有以下選擇。

上圖中的介紹，主要是中斷部分，表示中斷觸發模式，分別對應高電平觸發、低電平觸
發，下降沿觸發等等，這不可以參考獨立中斷的例程。
不過這部分在驅動中通過內核函數接口都是可以設置的，初始化的狀態可以修改。
第四個宏介紹：

如下圖所示，可以有以下選擇。

這個比較好理解，在輸入模式下有上拉和下拉，懸空狀態下可以通過讀取 GPIO 的值來實
現。
第五個宏介紹：
如下圖所示，可以有以下選擇。

這里用于設置 GPIO 驅動能力，0-3 和第二個宏的 0-3 對應。
至此，GPIO 部分所有配置的宏都分析完畢，另外還有其它宏定義，用于設置特殊的功
能，這部分用戶可以自行去理解，分析方法和思路都是一樣的。
2.3 GPIOB18 的配置
這里回到 GPIOB18 這個管腳，我們在初始狀態中，可以將其設置為輸入模式或者 GPIO
模式，這樣在內核中，我們可以有以下兩種配置，如下圖所示。
#define PAD_GPIOB18 (PAD_MODE_IN | PAD_FUNC_ALT0 | PAD_LEVEL_HIGH | PAD_PULL_DN |
PAD_STRENGTH_0)
或者
#define PAD_GPIOB18 (PAD_MODE_ALT | PAD_FUNC_ALT2 | PAD_LEVEL_HIGH | PAD_PULL_DN
| PAD_STRENGTH_0)
如上配置代碼，PAD_PULL_DN 這第四個宏可以將其設置為下拉模式，這樣在管腳懸空
狀態下，就可以讀取的管腳值為 0；

如果將其替換為 PAD_PULL_UP，則將其設置為上拉模式，在管腳懸空狀態下，讀取的管
腳值為 1；
3 GPIO 例程-pull up 和 pull down 測試
這里的例程在獨立文檔“iTOP-4418 和 6818-驅動-GPIO 輸入輸出和例程_V1.0”基礎上
做，所以不做重復分析，直接用這個例程即可。
如下圖所示，在內核“arch/arm/plat-s5p4418/topeet/include/cfg_gpio.h”文件下,
默認是設置為輸出模式（輸入輸出模式是可以在內核中修改的，這里也可以不用修改第一個
宏，直接設置為 PAD_MODE_OUT 也是一樣的）。默認狀態下是 PAD_PULL_UP，那么懸空
狀態下讀取出的值是 1（在獨立文檔“iTOP-4418 和 6818-驅動-GPIO 輸入輸出和例程
_V1.0”測試中將 GPIOB18 懸空，讀到的值是 1，就是因為這里設置為 PAD_PULL_UP）。

如果將上圖中的 PAD_PULL_UP 修改為 PAD_PULL_DN，其它參數不用修改，則可以實
現，在 GPIOB18 懸空狀態，讀到的值是 0。
具體操作和驅動代碼請參考“iTOP-4418 和 6818-驅動-GPIO 輸入輸出和例程_V1.0”文
檔。
至此，GPIO 寄存器配置和初始化配置分析完畢。