📚 课程目录第2章 GPIO点灯控制

2. GPIO点灯控制

任务目标

在玄铁C906/C910开发板上，通过直接操作GPIO寄存器实现LED闪烁。本案例将引导你完成GPIO引脚的输出模式配置，并通过软件延时控制LED以约1Hz频率交替亮灭，从而掌握GPIO底层寄存器操作与基础延时方法。

硬件连接与前置条件

开发板：玄铁C906/C910（以C906为例，寄存器地址基于CV1800B芯片手册）
LED连接：将LED正极通过220Ω限流电阻接至GPIOA_14（对应物理引脚），负极接GND
编译工具链：RISC-V 64位交叉编译器（如riscv64-unknown-elf-gcc）
调试方式：通过JTAG或串口下载程序，使用串口终端观察运行状态

GPIO寄存器映射

玄铁C906内部GPIO控制器基地址为0x03020000，本案例使用以下偏移寄存器（均为32位）：

0x00 — GPIO_SWPORT_DR（数据寄存器，写1输出高电平，写0输出低电平）
0x04 — GPIO_SWPORT_DDR（方向寄存器，对应位置1为输出，置0为输入）
0x30 — GPIO_CTRL（控制寄存器，需将对应位置1以启用软件控制，绕过硬件外设复用）

GPIOA_14对应上述寄存器中的第14位（bit 14）。

完整代码实现

#include <stdint.h>
#include <stdio.h>

// GPIO控制器基地址
#define GPIO_BASE      0x03020000UL

// 寄存器偏移
#define GPIO_DR        0x00
#define GPIO_DDR       0x04
#define GPIO_CTRL      0x30

// 目标引脚：GPIOA_14
#define LED_PIN        14

// 寄存器访问宏
#define REG32(addr)    (*(volatile uint32_t *)(addr))

// 软件延时函数（约1ms @ 500MHz CPU频率）
static void delay_ms(uint32_t ms) {
    // 粗略估算：500MHz下约125个周期/ms，取保守值200
    volatile uint32_t count;
    for (uint32_t i = 0; i < ms; i++) {
        for (count = 0; count < 200000; count++);
    }
}

int main(void) {
    uint32_t reg_val;

    // 1. 启用软件控制：将CTRL寄存器bit14置1
    reg_val = REG32(GPIO_BASE + GPIO_CTRL);
    reg_val |= (1UL << LED_PIN);
    REG32(GPIO_BASE + GPIO_CTRL) = reg_val;

    // 2. 配置方向为输出：DDR寄存器bit14置1
    reg_val = REG32(GPIO_BASE + GPIO_DDR);
    reg_val |= (1UL << LED_PIN);
    REG32(GPIO_BASE + GPIO_DDR) = reg_val;

    // 3. 初始状态：LED熄灭（输出低电平）
    reg_val = REG32(GPIO_BASE + GPIO_DR);
    reg_val &= ~(1UL << LED_PIN);
    REG32(GPIO_BASE + GPIO_DR) = reg_val;

    printf("GPIO LED Blink Test Started\r\n");

    while (1) {
        // LED点亮：输出高电平
        reg_val = REG32(GPIO_BASE + GPIO_DR);
        reg_val |= (1UL << LED_PIN);
        REG32(GPIO_BASE + GPIO_DR) = reg_val;
        delay_ms(500);

        // LED熄灭：输出低电平
        reg_val = REG32(GPIO_BASE + GPIO_DR);
        reg_val &= ~(1UL << LED_PIN);
        REG32(GPIO_BASE + GPIO_DR) = reg_val;
        delay_ms(500);
    }

    return 0;
}

编译与运行

保存代码为gpio_blink.c，执行交叉编译：

riscv64-unknown-elf-gcc -march=rv64imac -mabi=lp64 -O2 -o gpio_blink.elf gpio_blink.c

将生成的gpio_blink.elf通过调试器（如OpenOCD + GDB）加载到开发板内存并运行，或转换为bin文件烧录至Flash启动。

验证方法与判定标准

静态检查：编译无报错，链接成功生成ELF文件。
运行观察：程序运行后，串口终端打印GPIO LED Blink Test Started，同时LED以约1Hz频率闪烁（亮500ms、灭500ms）。
判定通过：LED持续闪烁且周期稳定在1秒左右，说明GPIO输出配置正确、延时控制有效。若LED常亮或常灭，检查GPIO_CTRL是否已置1（外设复用冲突）及DDR方向配置。

常见问题

LED不亮：确认GPIO_CTRL寄存器bit14已置1，否则引脚被其他外设功能占用；检查DDR方向是否为输出。
闪烁频率异常：延时函数基于CPU频率估算，若实际主频不同，调整内层循环次数200000即可。
寄存器地址错误：不同型号（C906/C910）GPIO基地址可能不同，请以对应芯片手册为准。