D1s 通过内存映射方式，直接操作GPIO寄存器，输出速度很慢，如何提高？

[LilaZhou]

D1s, tina linux 系统，通过内存映射方式，直接操作GPIO寄存器，循环写入多个GPIO端口，共计操作671232次，需要225秒时间，平均1秒2983次，速度较慢，有什么解决办法可提高速度？

[memory]

@lilazhou
现在是如何操作的呢？有代码吗？

[LilaZhou]

@memory

这是操作GPIO的方法, 主要就用gpio_set_value方法来设置GPIO端口值。

#include <unistd.h>
#include <stdint.h>
#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/mman.h>

// 一个端口的数据结构
typedef struct
{
    // 工作方式寄存器 / Configure Register
    uint32_t cfg[4];
    // 数据寄存器 / Data Register
    uint32_t dat;
    // Multi_Driving Register
    uint32_t drv[4];
    // Pull Register
    uint32_t pull[3];
} port_t;

#define GPIO_MAX_PORT_COUNT	7
// 基地址
#define BASE_ADDR 0x02000000
// 要映射的内存大小
#define MEM_AREA_SIZE (GPIO_MAX_PORT_COUNT * sizeof(port_t))

// port_t数组指针
static port_t *ports = 0;

int gpio_init()
{
    // 避免重复初始化
    if (ports != 0) {
        printf("inited already\n");
        return 1;
    }
    // 打开/dev/mem
    int fd = open("/dev/mem", O_RDWR);
    if (fd == -1) {
        perror("open '/dev/mem' failed\n");
        return 1;
    }
    // 获取页大小
    uint32_t page_size = sysconf(_SC_PAGESIZE);
    // 计算基址相对于页大小的余数，也就是mmap结果之上的偏移量
    uint32_t offset = BASE_ADDR % page_size;
    // 映射到物理地址
    void *map_addr = mmap(0, MEM_AREA_SIZE, PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, BASE_ADDR - offset);
    // 映射失败
    if (map_addr == MAP_FAILED) {
        perror("mmap failed!\n");
        close(fd);
        return 1;
    }
    // 可以关闭/dev/mem，对映射关系没有影响
    close(fd);
    // 把数组首地址指过去，此时就指向了第一个端口的第一个寄存器
    ports = (port_t *)(map_addr + offset);

    return 0;
}

// 辅助函数，检查参数，如果合法就找到对应的端口
static port_t *check_and_get_gpio(char port, int pin)
{
    // 避免未初始化
    if (ports == 0) {
        printf("not inited yet!\n");
        return 0;
    }
    // 得到端口编号
    int port_index = port - 'A';
    // 检查端口编号
    if (port_index < 0 || port_index >= GPIO_MAX_PORT_COUNT) {
        printf("no such port '%c'!\n", port);
        return 0;
    }
    // 检查引脚编号
    if (pin < 0 || pin >= 32) {
        printf("no such pin '%d'!\n", pin);
        return 0;
    }
    // 返回对应编号的端口
    return ports + port_index;
}

void gpio_set_mode(char port, int pin, int mode)
{
    // 获取端口
    port_t *pport = check_and_get_gpio(port, pin);
    if (pport == 0) {
        return;
    }

    // 指向对应的cfg寄存器；因为每个cfg寄存器可以控制8个引脚，所以是第pin/8个cfg寄存器
    uint32_t *cfg = &(pport->cfg[pin / 8]);
    // 掩码的左移位数
    int shift = (pin % 8) * 4;
    // 把cfg寄存器对应的4位清空
    *cfg &= ~(((uint32_t)0x0f) << shift);
    // 把cfg寄存器对应的4位清空设置为mode的低4位
    *cfg |= ((uint32_t)(mode & 0x0f)) << shift;
}

void gpio_set_value(char port, int pin, int value)
{
    // 获取端口
    port_t *pport = check_and_get_gpio(port, pin);
    if (pport == 0) {
        return;
    }

    // 如果为1，就把那一位置位，否则清0
    if (value == 1) {
        pport->dat |= ((uint32_t)1) << pin;
    } else {
        pport->dat &= ~(((uint32_t)1) << pin);
    }
}

[WhycanService]

@lilazhou 考虑CPU调度问题，Kernel可能调度到其他事项了，需要高速处理建议使用RTOS等开销较小的系统