内容覆盖：

  1. GPIO概述（5组124个引脚，命名规则对比STM32）
  2. IO配置三步走：CCM时钟 → IOMUXC MUX → IOMUXC PAD
  3. 8个GPIO寄存器：DR、GDIR、PSR、ICR1/2、EDGE_SEL、IMR、ISR
  4. 寄存器地址表（5组GPIO基地址+偏移）
  5. 完整代码示例（LED控制，C语言）
  6. 与STM32关键区别对比
  7. 常见问题（原子操作、PSR vs DR、EDGE_SEL优先级）

GPIO 是什么

GPIO = General Purpose Input/Output（通用输入输出）

芯片通过 GPIO 引脚与外部世界交互：

  • 输出：芯片控制外部设备（LED、电机、蜂鸣器）

  • 输入：芯片读取外部信号（按键、传感器）

  GPIO结构示意一：

说明：

1. IOMUXC:    io mux controller        ： IO复用控制器（硬件模块）

   SW_MUX:   software mux control  ：软件复用控制寄存器（软件配置接口）

   IOMUXC 是模块名，SW_MUX 是其中的寄存器名。

2. Pin指芯片封装好后的管脚，即用户能够看到的管脚，PAD是硅片的管脚，是封装在芯片内部的，用户看不到。PAD到PIN之间还有一段导线连接的。

一、i.MX6ULL GPIO 概述

1.1 GPIO 分组

i.MX6ULL 共有 5组GPIO，总计 124个引脚：

注：除了124个GPIO功能引脚，i.MX6ULL 还有165个其它功能引脚，共计289个物理引脚

GPIO组 引脚数量 说明
GPIO1 32个 IO0~IO31
GPIO2 22个 IO0~IO21
GPIO3 29个 IO0~IO28
GPIO4 29个 IO0~IO28
GPIO5 12个 IO0~IO11

注：GDIR是 GPIO 方向寄存器，每一位对应一个 IO 引脚的 方向：置 1 = 输出，置 0 = 输入。

列：

/*Direction:Output*/
GPIO1 ->GDIR |= (1 << 27); // 第一组GPIO中，第27个引脚(管脚) 设置为 1(输出模式)。

1.2 命名规则（与STM32不同！）

STM32 (命名：端口+编号)：PA0~PA15, PB0~PB15...

i.MX6ULL (命名：引脚功能)：GPIO1_IO00, GPIO5_IO03, UART1_TX_DATA...

  • 命名依据引脚的功能，而不是端口+编号

  • 看到 GPIO1_IO00 → 知道这是GPIO功能

  • 看到 UART1_TX_DATA → 知道这是串口发送功能。

  • 同一个引脚可以复用作GPIO，具体某个引脚能复用哪些功能，必须查数据手册确认。

GPIO功能：通用输入输出，软件直接控制电平高低，简单灵活。
串口发送功能：硬件专用功能，自动处理时序、波特率、数据格式，高效可靠。

1.3 两类IO

  • SNVS域：SNVS_TAMPER0~SNVS_TAMPER9（低功耗域，始终供电）

  • 通用域：其余所有IO（GPIO1~GPIO5）

二、IO配置三步走（与STM32流程对比）

IO配置本质：

      1.每个寄存器32位(二进制)，每位对应一个IO(管脚)或一个属性。

      2.IO配置：即按手册，设置对应寄存器对应位为0或1.

补充：

       1.位域： 一个功能可能占多位（如DSE占3位），不是简单的0/1

      2.保留位：未定义位必须写0，否则可能出错

      3.原子性：修改某位时不能影响其他位（读-改-写）

配置流程对比

步骤 STM32 i.MX6ULL
1. 使能时钟 RCC寄存器 CCM_CCGR0~6（可选，默认打开的）
2. 设置复用功能 MODER/AFR IOMUXC MUX寄存器
3. 配置电气属性 PUPDR/OSPEEDR IOMUXC PAD寄存器   (可选，可以用默认设置)
4. 配置输入/输出 MODER GPIO_GDIR （默认值是0-->输入模式）
5. 读写数据 ODR/IDR/BSRR GPIO_DR

2.1 第一步：使能GPIO时钟（CCM）

CCM（Clock Controller Module）控制所有外设时钟。

7个时钟使能寄存器：CCM_CCGR0 ~ CCM_CCGR6

每个CCM_CCGR是32位，每2位控制一个外设的时钟：
00 = 所有模式关闭
01 = 仅运行模式开启
10 = 保留
11 = 除停止模式外一直开启

各GPIO时钟配置位置：

GPIO组 寄存器 位 基地址
GPIO1 CCGR1 CG13 (bit26:27) 0x020C406C
GPIO2 CCGR0 CG15 (bit30:31) 0x020C4068
GPIO3 CCGR2 CG13 (bit26:27) 0x020C4070
GPIO4 CCGR3 CG6 (bit12:13) 0x020C4074
GPIO5 CCGR1 CG15 (bit30:31) 0x020C406C 
// 示例：开启GPIO1时钟
// 心脏==>时钟信号 设置为 11 模式 ：除了暂停模式，其它模式一直运行
// #define CCM_CCGR1 *((volatile unsigned int *)0x20C406C)
CCM_CCGR1 |= (0x3 << 26);  // CCGR1的bit26:27设为11（二进制）

2.2 第二步：设置IO复用功能（IOMUXC MUX）

每个IO都有一个 MUX寄存器，决定这个引脚做什么功能。

寄存器命名：IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_<PAD NAME> ：用来配置管脚的复用功能        

寄存器结构（32位，只用低5位）：

位 名称 说明
bit[3:0] MUX_MODE ALT0~ALT8，选择复用功能
bit[4] SION 输出模式下开启输入通道（回环）

MUX_MODE 值对应功能：

值 模式 说明
0000 ALT0 默认功能
0001 ALT1 功能1
... ... ...
0101 ALT5 作为GPIO功能 
// 示例：
// *GPIO MODE *:配置管脚的复用功能
// 配置 第一组管脚的 第27个管脚 为GPIO模式(通用输入输出模式)
// #define IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO27 *((volatile unsigned int *)0x20E00B0)
IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO27 &= ~(0xf << 0);  // 最后4位 清零
IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO27 |=  (0x5 << 0);  // 设置为 5(101)：GPIO模式

  • 查手册第32章（IOMUX Controller）

  • 搜索 IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIOx_IOxx

  • 找到寄存器地址和ALT值

3. 第三步：配置PAD电气属性（IOMUXC PAD）

每个IO还有一个 PAD寄存器，配置电气特性。

寄存器命名：IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_XXXX

寄存器结构（32位，用低17位）：

位 名称 说明 默认
bit[16] HYS 迟滞比较器（施密特触发器），输入整形用   0 ：滞后功能已禁用
bit[15:14] PUS 上下拉电阻选择 00 ：100 千欧下拉电阻
bit[13] PUE 0=状态保持器，1=上下拉   0 ：状态保持
bit[12] PKE 使能上下拉/保持器   1 ： 上下拉取 / 保持器功能启用
bit[11] ODE 开漏输出（0=禁止，1=使能）   0 ：禁止
bit[7:6] SPEED 输出速度  10 ：中速 100MHz
bit[5:3] DSE 驱动能力（8档） 110 ：6档 驱动能力
bit[0] SRE 压摆率控制    0 ：低转换速率

PUS 上下拉选择：

值 说明
00 100K 下拉电阻
01 47K 上拉电阻
10 100K 上拉电阻
11 22K 上拉电阻

SPEED 输出速度：

值 速度
00 低速 50MHz
01/10 中速 100MHz
11 高速 200MHz

DSE 驱动能力（000~111，8档，值越大驱动越强）

    // 配置 GPIO1_IO04 引脚 电器属性
// 功能：47K上拉 + 中速 + 中等驱动能力
// 寄存器：SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO04 (地址 0x020E02F8)
// 写入值：0x7071 = 0b0 0111 0000 0111 0001
// 
// 位定义：
//   bit16 HYS=0  (迟滞关闭)
//   bit15-14 PUS=01 (47K上拉)
//   bit13 PUE=1  (使用上下拉)
//   bit12 PKE=1  (keeper使能)
//   bit11 ODE=0  (开漏关闭)
//   bit7-6 SPEED=01 (中速)
//   bit5-3 DSE=110 (R0/6驱动能力)
//   bit0 SRE=1   (快速压摆率)
*(volatile unsigned long*)0x020E02F8 = 0x7071;

    三、GPIO核心寄存器（8个32位寄存器）

    i.MX6ULL 每组GPIO有 8个寄存器：

    寄存器 缩写 功能 读/写
    Data Register DR 输出/输入数据 R/W
    Direction Register GDIR 设置输入/输出方向 R/W
    Pad Sample Register PSR 读取引脚当前状态 只读
    Interrupt Config 1 ICR1 低16位中断配置 R/W
    Interrupt Config 2 ICR2 高16位中断配置 R/W
    Edge Select Register EDGE_SEL 边沿选择（覆盖ICR） R/W
    Interrupt Mask Register IMR 中断使能/屏蔽 R/W
    Interrupt Status Register ISR 中断状态标志 R/W（写1清除）

    3.1 DR（Data Register）数据寄存器

    32位，每个bit对应一个GPIO引脚

    输出模式（GDIR=1）：写DR控制引脚输出高低电平

    输入模式（GDIR=0）：读DR获取引脚输入电平

    // 点亮LED0：设置GPIO1_IO27输出高电平
// 
// 原理：
//   GPIO1->DR 是数据寄存器（Data Register），地址 0x0209C000
//   每位控制一个引脚：1=高电平(3.3V)，0=低电平(0V)
//   LED0连接在GPIO1的第27引脚，对应寄存器的第27位
//
// 操作：|= (1 << 27) 表示"只把第27位置1，其他位保持原样"
//
/*
typedef struct
{
      __IO uint32_t DR;        // GPIO data register,                     地址偏移: 0x0  (0个字节)
      __IO uint32_t GDIR;      // GPIO direction register,                地址偏移: 0x4  (4个字节) 
      __IO uint32_t PSR;       // GPIO pad status register,               地址偏移: 0x8  (8个字节)
      __IO uint32_t ICR1;      // GPIO interrupt configuration register1, 地址偏移: 0xC  (12个字节) 
      __IO uint32_t ICR2;      // GPIO interrupt configuration register2, 地址偏移: 0x10 (16个字节) 
      __IO uint32_t IMR;       // GPIO interrupt mask register,           地址偏移: 0x14 (20个字节) 
      __IO uint32_t ISR;       // GPIO interrupt status register,         地址偏移: 0x18 (24个字节) 
      __IO uint32_t EDGE_SEL;  // GPIO edge select register,              地址偏移: 0x1C (28个字节)
} GPIO_Type;
*/
// uint32_t  占4字节，所以，指针+1，地址+4字节
// #define GPIO1_BASE (0x209C000u)
// #define GPIO1 ((GPIO_Type *)GPIO1_BASE) // 强转 指针类型
GPIO1->DR |= (1 << 27);  // 第27位写1 ==> LED0点亮

    注意：写DR是直接写整个32位，不像STM32有BSRR原子操作。

    3.2 GDIR（GPIO Direction Register）方向寄存器

    32位，每个bit对应一个GPIO引脚

    bit值 方向
    0 输入模式
    1 输出模式 
    // 示例：设置GPIO1_IO27为输出模式
// 操作：|= (1 << 27) 表示"只把第27位置1，其他位保持原样"
// 27 : 指的是第27个管脚
GPIO1->GDIR |= (1 << 27);  // 方向设置为 输出模式 1 => 27位为1

    3.3 PSR（Pad Sample Register）引脚状态寄存器

    32位，只读

    • 无论GDIR设置为何值，PSR始终反映引脚当前的电平状态

    • 电平状态：1 => 高电平 ， 0 => 低电平

    • 输出模式下，如果MUX开启了SION（回环），可以通过PSR读回输出状态

     // 读取GPIO1_IO26的当前电平
 // 1 => 高电平 ， 0 => 低电平
 int level = GPIO1->PSR & (1 << 26);

    3.4 ICR1/ICR2（Interrupt Configuration Registers）中断配置

    ICR1：配置低16位（IO0~IO15）的中断触发方式

    ICR2：配置高16位（IO16~IO31）的中断触发方式

    每个GPIO用2个bit配置中断触发方式：

    bit值 触发方式
    00 低电平触发
    01 高电平触发
    10 上升沿触发
    11 下降沿触发 
    // 示例：设置GPIO1_IO15为上升沿触发
// IO15在ICR1中，占用bit30:31
// 上升沿 = 10（二进制）
 GPIO1.ICR1 |= (2 << 30);  // 2 = 0b10

    3.5 EDGE_SEL（Edge Select Register）边沿选择

    32位，每个bit对应一个GPIO

    • 当bit=1时，对应GPIO设置为双边沿触发（上升+下降都触发）

    • 会覆盖ICR1/ICR2的设置

    // 设置GPIO1_IO00为双边沿触发
// EDGE_SEL的bit0 = 1
*(volatile unsigned long*)0x0209C014 |= (1 << 0);

    3.6 IMR（Interrupt Mask Register）中断屏蔽

    32位，每个bit对应一个GPIO

    bit值 中断状态
    0 中断被屏蔽（禁用）
    1 中断使能 
    // 使能GPIO1_IO00的中断
*(volatile unsigned long*)0x0209C010 |= (1 << 0);

    3.7 ISR（Interrupt Status Register）中断状态

    32位，每个bit对应一个GPIO

    • 中断发生时，对应bit被硬件置1

    • 清除方法：向对应bit写1（写1清零）

    // 检查GPIO1_IO00是否发生中断
uint32_t isr = *(volatile unsigned long*)0x0209C00C;
if (isr & (1 << 0)) {
    // 发生中断，清除标志
    *(volatile unsigned long*)0x0209C00C = (1 << 0);  // 写1清零
}

    四、GPIO寄存器地址表

    4.1 GPIO基地址

    GPIO组 基地址
    GPIO1 0x0209C000
    GPIO2 0x020A0000
    GPIO3 0x020A4000
    GPIO4 0x020A8000
    GPIO5 0x020AC000

    4.2 寄存器偏移

    寄存器 偏移 完整地址示例（GPIO5）
    DR +0x00 0x020AC000
    GDIR +0x04 0x020AC004
    PSR +0x08 0x020AC008
    ICR1 +0x0C 0x020AC00C
    ICR2 +0x10 0x020AC010
    IMR +0x14 0x020AC014
    ISR +0x18 0x020AC018
    EDGE_SEL +0x1C 0x020AC01C

    五、完整配置示例（LED控制）

    5.1 硬件示例

    电路图：

    如图，信号是UART3_RTS，链接管脚是GPIO1_IO[27](第一组管脚的第27个管脚)

    目标:让信号UART3_RTS 输出高低电平 来控制LED灯亮灭。

            信号 UART3_RTS 输出 高电平 => LED灯亮，

            信号 UART3_RTS 输出 低电平 => LED灯灭

    5.2 C语言代码

    // imx6ull.h
// #define CCM_CCGR1 *((volatile unsigned int *)0x20C406C)
// #define IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO27 *((volatile unsigned int *)0x20E00B0)
/* GPIO - Register Layout Typedef */
/*
typedef struct
{
      __IO uint32_t DR;        // GPIO data register,                     地址偏移: 0x0  (0个字节)
      __IO uint32_t GDIR;      // GPIO direction register,                地址偏移: 0x4  (4个字节) 
      __IO uint32_t PSR;       // GPIO pad status register,               地址偏移: 0x8  (8个字节)
      __IO uint32_t ICR1;      // GPIO interrupt configuration register1, 地址偏移: 0xC  (12个字节) 
      __IO uint32_t ICR2;      // GPIO interrupt configuration register2, 地址偏移: 0x10 (16个字节) 
      __IO uint32_t IMR;       // GPIO interrupt mask register,           地址偏移: 0x14 (20个字节) 
      __IO uint32_t ISR;       // GPIO interrupt status register,         地址偏移: 0x18 (24个字节) 
      __IO uint32_t EDGE_SEL;  // GPIO edge select register,              地址偏移: 0x1C (28个字节)
} GPIO_Type;
*/
// uint32_t  占4字节，所以，指针+1，地址+4字节
// #define GPIO1_BASE (0x209C000u)
// #define GPIO1 ((GPIO_Type *)GPIO1_BASE) // 强转 指针类型
#include "imx6ull.h"

// LED灯 初始化
void led_init(void)
{
     // 1. 开启GPIO1 时钟
    // 心脏==>时钟信号 设置为 11 模式 ：除了暂停模式，其它模式一直运行
    CCM_CCGR1 |= (0x3 << 26);  // CCGR1的bit26:27 设为11（二进制）

    // 2. 配置GPIO1_IO27管脚的 复用功能
    // 配置第一组管脚的 第27个管脚为 GPIO模式(通用输入输出模式)
    IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO27 &= ~(0xf << 0);  // 最后4位 清零
    IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO27 |=  (0x5 << 0);  // 设置为 5(101)：GPIO模式

    // 3. GPIO1_IO27管脚的电器属性，使用的是默认值。所以，没有配置

    // 4. 设置GPIO1_IO27为 输出模式
    // 操作：|= (1 << 27) 表示"只把第27位置1，其他位保持原样"
    // 27 : 指的是第27个管脚
    GPIO1->GDIR |= (1 << 27);  // 方向设置为 输出模式 1 => 27位为1

}

// LED灯 亮
void led_on(void)
{
    // 点亮LED灯：设置GPIO1_IO27输出高电平
    // 信号连接在GPIO1的第27引脚，对应寄存器的第27位
    // 操作：|= (1 << 27) 表示"只把第27位置1，其他位保持原样"
    GPIO1->DR |= (1 << 27); // 设置为高电平 ：27位为1 ==> MOS管连通 ==> LED灯亮
}

// LED灯 灭
void led_off(void)
{
    // 熄灭LED灯：设置GPIO1_IO27输出低电平
    // 信号连接在GPIO1的第27引脚，对应寄存器的第27位
    // 操作：&= ~(1 << 27) 表示"只把第27位置0，其他位保持原样"
    GPIO1->DR &= ~(1 << 27); // 设置为低电平 ：27位为0 ==> MOS管断开 ==> LED灯灭
}

// 延迟 time 时间
void delay_time(uint32_t time)
{
    int i;
    int j;

    for(i = 0;i < time * 1000;i ++){
        for(j = 0;j < 50000;j ++){
        }
    }

    return;
}

// LED灯 测试
void led_test(void)
{
    led_init();     // LED灯 初始化   
    while(1){
        led_on();       // LED灯 亮
        delay_time(1);  // 延迟1秒

        led_off();      // LED灯 灭
        delay_time(1);  // 延迟1秒
    }

    return;
}

    六、i.MX6ULL vs STM32 关键区别总结

    特性 STM32 i.MX6ULL
    GPIO命名 PA0~PA15 GPIO1_IO00
    时钟使能 RCC CCM_CCGR0~6
    复用配置 MODER + AFR IOMUXC MUX寄存器
    PAD配置 PUPDR, OSPEEDR等 IOMUXC PAD寄存器
    方向设置 MODER GDIR寄存器
    输出数据 ODR DR寄存器
    输入读取 IDR DR寄存器（或PSR）
    原子操作 BSRR（置位/复位分离） 无，需用 &= ~ 和
    中断配置 EXTI + NVIC ICR1/2 + IMR + ISR
    边沿选择 EXTI寄存器 EDGE_SEL（覆盖ICR）
    CPU架构 Cortex-M（单片机） Cortex-A7（应用处理器）
    操作系统 裸机/RTOS 通常跑Linux

    七、常见问题

    Q1: i.MX6ULL没有BSRR，怎么原子操作？

    原子操作（Atomic Operation） 指的是不可被中断的最小操作单位。

    没有。直接读-改-写DR：

    // 置高GPIO5_IO03
*GPIO5_DR_BASE |= (1 << 3);

// 置低GPIO5_IO03
*GPIO5_DR_BASE &= ~(1 << 3);

    如果在Linux下，需要加锁保护（spin_lock）。

    Q2: 为什么有的IO有MUX，有的没有？

    所有IO都有MUX。普通IO的MUX在IOMUXC模块，SNVS域的IO的MUX在IOMUXC_SNVS模块（地址不同）。

    Q3: PSR和DR读取有什么区别？

    • DR：读的是输出寄存器（输出模式下是你要输出的值）

    • PSR：读的是引脚实际电平（始终反映真实状态）

    • 输入模式下，两者都反映输入电平

    • 输出模式下，只有开启SION才能在PSR读回输出值

    Q4: EDGE_SEL和ICR1/ICR2冲突吗？

    EDGE_SEL优先级更高。如果EDGE_SEL某位=1，对应ICR配置被覆盖，强制双边沿触发。

    八、寄存器地址速查（GPIO5为例）

    GPIO5基地址：0x020AC000

GPIO5_DR       = 0x020AC000  // 数据寄存器
GPIO5_GDIR     = 0x020AC004  // 方向寄存器
GPIO5_PSR      = 0x020AC008  // 引脚状态
GPIO5_ICR1     = 0x020AC00C  // 中断配置（低16位）
GPIO5_ICR2     = 0x020AC010  // 中断配置（高16位）
GPIO5_IMR      = 0x020AC014  // 中断屏蔽
GPIO5_ISR      = 0x020AC018  // 中断状态
GPIO5_EDGE_SEL = 0x020AC01C  // 边沿选择

时钟：CCM_CCGR1 (0x020C406C) bit30:31 = 11
MUX ：IOMUXC_SNVS_SW_MUX_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 (0x02290014)
PAD ：IOMUXC_SNVS_SW_PAD_CTL_PAD_SNVS_TAMPER3 (0x02290058)

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