背景

很久之前，编写Uboot驱动的时候，在折腾sd/mmc的初始化的时候，遇到一个问题：

虽然代码，感觉都写对了，但是结果始终是：

nand flash始终不工作。

后来经过用逻辑分析仪去抓取信号，结果发现：

其中有两个pin脚，始终都是没有信号变化。

后来，终于搞清楚，原来是有两个pin脚复用，被后来的mmc复用，而重新初始化，而导致后续的nand flash中，对应的针脚，无效，使得nand flash不工作。

所以，此处，专门去整理一下，关于引脚复用方面的事情。

什么是引脚复用

引脚复用的叫法

引脚复用，也可以叫做：

引脚多路复用

pin脚复用

管脚复用

引脚重映射

等等。

没有引脚复用时是什么样的

正常的系统，尤其是嵌入式系统中，当芯片设计时，

有足够的空间，足够的引脚资源够使用的话

是不同的引脚之前，不会重合的，都是分离的

各自有各自的作用。

比如某某引脚，是对应的USB的那些pin；

某某引脚是对应的SD卡的那些pin；

等等。

为何要有引脚复用

当：

• 芯片上的引脚资源不够用；
• 芯片上，为了更高效率的利用引脚资源；

就可能会出现引脚复用：

物理上，同样的一组引脚，pin脚；

可以被设置（通过软件配置对应的寄存器去控制）为不同的功能

这样就可以实现

可以根据实际需要，在不同的情况下，使用同一组引脚，实现不同的功能，用于不同的功能。

举例说明什么是引脚复用

比如，我之前接触过的AMS的SoC：AS3536中的引脚复用图：

其中，对于：

XPI，XPJ，XPK，XPL

就有三种用途：

alternative 1，alternative 2，alternative 3

就可以根据需要，去配置，作为

IDE，Nand Flash，SD卡

的引脚。

当然，很明显，同一时刻，

XPI，XPJ，XPK，XPL

只能被配置为某种模式，即：

无法同时使用上述的XPI，XPJ，XPK，XPL去用于IDE，Nand Flash，SD卡。

同一时刻只能使用其中一种。

注：

关于GPIO，不了解的可以参考：

【整理】嵌入式外围设备之GPIO

举例说明：如何配置对应复用的引脚

下面，通过实际的代码来解释，如何去配置对应的复用的引脚，

而实现某种对应的工作模式的。

此处，先说Uboot中的相关这部分的代码的逻辑：

Uboot中，先执行了Nand Flash的初始化，再去执行了开发板后续初始化中的mmc的初始化

当前的CPU是arm的，所以Uboot中初始化，是先去执行：

中的：

void start_armboot (void)
{
	//...
#if defined(CONFIG_CMD_NAND)
	puts ("NAND:  ");
	nand_init();		/* go init the NAND */
#endif
    //...
#ifdef BOARD_LATE_INIT
	board_late_init ();
#endif
    //...
}

可见，是先去执行：

nand_init

再去执行：

board_late_init

而此处是：

Uboot中的关于Nand Flash的初始化

drivers\mtd\nand\Nand.c

中的：

nand_init  -> board_nand_init

此处是：

board\ams\as3536\As353x_nand.c

中的board_nand_init

Uboot中的关于mmc的初始化

关于mmc的部分是：

board\ams\as3536\As353x_nand.c

中的：

board_late_init –>

drivers\mmc\mmc.c

->

board\ams\as3536\As353x_nand.c

中的：

board_mmc_init –> board_mmc_hw_init

解释NAF（Nand Flash）部分的去配置复用的引脚的逻辑

解释配置复用引脚的逻辑之前，先要加上对应的，datasheet中，关于Nand Flash寄存器的含义解释：

其中，board_nand_init中关于Nand Flash部分的配置如下：

int board_nand_init(struct nand_chip *nand)
{
	//...

	/* select xpi, xpj, xpk and xpl pins to be used in naf mode,
	   do this after configuring NAF to have defined values */
	ccuSetAlternativeModeBitForNaf();
	WReg32( GPIOI_AFSEL, 0xFF ); /* use all 8 pins for data[0..7] */
	WReg32( GPIOJ_AFSEL, 0xFF ); /* use all 8 pins for data[8..15] */
	WReg32( GPIOK_AFSEL, 0xFF ); /* use all 8 pins for naf control lines (cle, ale, etc.) */
	SetRegBits32( GPIOL_AFSEL, 0x21 ); /* use bit 0 and 5 for ce_3 and busy */
	SetRegBits32( CCUP_REG_XPK, CCUP__DS ); /* increase driver output strength */

	//...

	return 0;
}

对于上述的Nand Flash部分：

此处，去配置为对应的，I，J，K，L的GPIO，即xpi,xpj,xpk,xpl，全都用到Nand Flash了

（当然，参照上面的pin脚复用图，可知：就没法同时去用SD卡，以及IDE了）

且注意到：

对应的还会去调用：

ccuSetAlternativeModeBitForNaf

表示这部分的gpio是用于Nand Flash了。

对应到寄存器，就是上面的NAF寄存器中的bit16==naf_mode的值，以此实现对应的：

即将此4个GPIO都用于Nand Flash。

解释SD/MMC部分的去配置复用的引脚的逻辑

解释配置复用引脚的逻辑之前，先要加上对应的，datasheet中，关于SD寄存器的含义解释：

其中，board_mmc_hw_init中，关于mmc，即SD的引脚复用的部分的配置如下：

void board_mmc_hw_init(void)
{
#if AS3536_SUPPORT_SDMMC
	/* do necessary hw settings, such as GPIO setting, ccu reg setting ... */

	/* if later will use NAF, then do not disable GPIO I J K L here */
	/* turn off pulldowns on port I, K */
	ClrRegBits32(CCUP_REG_XPI, CCUP__PE);
	ClrRegBits32(CCUP_REG_XPK, CCUP__PE);
	/* double Drive Strength */
	SetRegBits32(CCUP_REG_XPI, CCUP__DS);
	SetRegBits32(CCUP_REG_XPK, CCUP__DS);

	/* if later will use NAF, not do set GPIO I(crd2), K (crd2h) to Storage Card Mode here */
	SetRegBits32(CCUP_REG_CRD, CCUP_CRD_2_MODE);
	SetRegBits32(CCUP_REG_CRD, CCUP_CRD_2H_MODE);

	/* if later will use NAF, not do setting GPIO I J K L ,here */
	ModRegBits32(GPIOK_AFSEL, 0x0F, 0x0F);
	ModRegBits32(GPIOI_AFSEL, 0xBF, 0xBF);
#endif

}

对于此处的mmc部分的代码，主要是：

	/* if later will use NAF, not do setting GPIO I J K L ,here */
	ModRegBits32(GPIOK_AFSEL, 0x0F, 0x0F);
	ModRegBits32(GPIOI_AFSEL, 0xBF, 0xBF);

可见：

其去配置了

GPIOI_AFSEL

GPIOK_AFSEL

即：

I和K的GPIO，

即xpi，xpk

对应着上述pin脚复用中的：

Card Interface 2

和

Card Interface 2 Extension

而对于：

	/* if later will use NAF, not do set GPIO I(crd2), K (crd2h) to Storage Card Mode here */
	SetRegBits32(CCUP_REG_CRD, CCUP_CRD_2_MODE);
	SetRegBits32(CCUP_REG_CRD, CCUP_CRD_2H_MODE);

中去配置对应的

CCUP_REG_CRD

去配置的值：

#define CCUP_CRD_2_MODE                     0x10000
#define CCUP_CRD_2H_MODE                    0x20000

对应着bit16和bit17，对应着是I和K这两个GPIO

所以，此处的配置，和上面刚刚解释的，去配置GPIO的对应的位，是一致。

即：

先去把对应的SD卡的寄存器的对应模式，设置为使用GPIO的I和K，即xpi和xpk

然后再去配置对应的GPIO的位、

真正的将其用于SD卡。

结论：

所以，此处就很明显可以发现，之前遇到问题的根本原因了：

先是在board_nand_init中，将GPIO的I,J,K,L，都配置为Nand Flash模式了。

结果又在后面执行到的board_mmc_hw_init中将GPIO中的I，K配置为SD卡模式了。

从而导致：

后续的Nand Flash无法正常工作

对应的GPIO的I和K所对应的引脚，都无信号变化。

关于引脚复用的每个引脚的含义是什么：是需要看对应的原理图才知道的

继续用上面的例子，比如对于前面的：

将XPI，XPJ，XPK，XPL用于IDE时的引脚功能和含义说明

XPI，XPJ，XPK，XPL，用于IDE时，上面显示共29个引脚。

但是具体每个引脚的作用，以及是如何计算出来一共29个引脚的，

则是需要去看对应的IDE部分的原理图schematic：

才看出来的。

由上图可见：

对应的Compat Flash，此处即为IDE时

对应的XPI到XPL，即对应的：

XPI_D0-XPI_D7：共8个引脚

XPJ_D0-XPJ_D7：共8个引脚

XPK_D0-XPK_D7：共8个引脚

和

XPL_D0-XPL_D4：共5个引脚

加起来，就是对应的29个引脚。

以及：

每个对应的引脚，其含义如何，对照着原理图，都可以看得很清楚。

将XPI，XPJ，XPK，XPL用于Nand Flash时的引脚功能和含义说明

类似的，将XPI，XPJ，XPK，XPL用于Nand Flash时

其引脚的含义和功能，也是需要去看对应的原理图：

才知道：

上图中，可以看清的一些引脚是：

U16中的：

（和下面的U17类似）

U17中的：

• XPL_D5：接的是R/B4_n，R/B3_n，R/B2_n，表示的是Ready/Busy的4,3,2的三个信号，negative低电平有效
• XPK_D6：接的是RE_n，表示Nand Flash中的Read Enable，negative低电平有效
• XPK_D2：接的是CLE，Command Latch Enable
• XPK_D1：接的是ALE，Address Latch Enable
• XPK_D7：接的是WE_n，Write Enable，negative低电平有效
• XPK_D0：接的是WP_n，Write Protect，negative低电平有效
• XPI_D0到XPI_D7：分别对应着Nand Flash的I/O0到I/O7

其他的一些暂时看不出对应的映射关系

包括XPL_D0

但是，也基本上，可以看懂，对应的原先的board_nand_init中代码：

	/* select xpi, xpj, xpk and xpl pins to be used in naf mode,
	   do this after configuring NAF to have defined values */
	ccuSetAlternativeModeBitForNaf();
	WReg32( GPIOI_AFSEL, 0xFF ); /* use all 8 pins for data[0..7] */
	WReg32( GPIOJ_AFSEL, 0xFF ); /* use all 8 pins for data[8..15] */
	WReg32( GPIOK_AFSEL, 0xFF ); /* use all 8 pins for naf control lines (cle, ale, etc.) */
	SetRegBits32( GPIOL_AFSEL, 0x21 ); /* use bit 0 and 5 for ce_3 and busy */
	SetRegBits32( CCUP_REG_XPK, CCUP__DS ); /* increase driver output strength */

中的那些注释了：

• /* use all 8 pins for data[0..7] */ ：表示用GPIO的8个针脚，用于nand flash的data0到data7，即上面的I/O0到I/O7
• /* use all 8 pins for data[8..15] */ ：同上。不过貌似是对应的，当Nand Flash设置位宽bit width为16的时候，才用到此bit的8-15
• /* use all 8 pins for naf control lines (cle, ale, etc.) */ ：其中可以看懂的是，前面总结的XPK的用法：
• XPK_D0，XPK_D1，XPK_D2，XPK_D7
• 分别连到了
• WP_n，ALE，CLE，WE_n
• 上了。
• /* use bit 0 and 5 for ce_3 and busy */ ：只看懂了：其说的bit5，即XPL_D5连到了（2,3,4三个公用的）R/B_n

至此，才算是：

基本上，真正的搞懂了

对应的各个GPIO的每个引脚的含义，

以及如何去配置成对应的Nand Flash模式。

注：

常见的Nand Flash的芯片的引脚名称和含义，虽然找个nand flash的datasheet参考一下即可。

比如：

http://www.hynix.com/datasheet/pdf/flash/HY27UF084G2M%20Series%28Rev.0.3%29.pdf

中的：

将XPI，XPL用于Nand Flash时的引脚功能和含义说明

对应的，找到SD/MMC的原理图：

从中可以看出，最右边的SD/MMC的原理图中，画的很清楚，对应的是：

• XPI_D7：接了WP
• XPL_D3：接的是CD
• XPI_D5：接的是CMD
• XPI_D4：接的是CLK
• XPI_D0：接的是DATA0
• XPI_D1：接的是DATA1
• XPI_D2：接的是DATA2
• XPI_D3：接的是DATA3

此时，很明显：

当使用SD/MMC时，就要用到对应的：

XPI和XPL

更详细点就是：

用到XPI的bit：0,1,2,3,4,5,7和XPL的bit3

所以，之前的代码，才会用：

	/* if later will use NAF, not do setting GPIO I J K L ,here */
	ModRegBits32(GPIOK_AFSEL, 0x0F, 0x0F);
	ModRegBits32(GPIOI_AFSEL, 0xBF, 0xBF);

去设置对应的：

XPI和XPL，用于SD卡。

也就看懂了：

• /* if later will use NAF, not do setting GPIO I J K L ,here */ ：如果后续用到Nand Flash的话，此处就不要去设置对应的GPIO的，I,J,K,L了。
• 因为：此处如果设置GPIO的I和L，用于SD的话，后续Nand Flash也就很明显，无法工作了。

至此，才算真正的，越来越清楚，GPIO的复用的设置逻辑，和代码上如何写了。

引脚复用注意事项

1.在用到复用的引脚的时候，确保你在配置其用于某种功能的同时

别人（在你的代码之前和之后的位置）是否也有对此配置进行改动。

否则，就会出现我这里的：

在开始的代码中配置GPIO的I,J,K,L用于Nand Flash，结果之后被mmc初始化时配置了GPIO的I,K用于SD卡了。

导致后面的nand flash无法正常工作。

2.

其他资料

找了点，关于引脚复用方面的资料，供参考：

Texas Instruments 配置具有引脚多路复用的 Stellaris®微处理器

转载请注明：在路上 » 【整理】什么是引脚复用+引脚复用的作用+举例说明如何配置复用的引脚