◆ はじめに

SOPINE(sun50i)でレジスタを直接操作してGPIOとUARTを使う方法について記載します。
本稿ではAllwinnerA64のUART0を設定する方法になりますが、他のUARTも同じだと思います（多分）。
GPIOもPortBの#2(PB2)を設定する方法になりますが、（おそらく）他も一緒だと思います。

◆ PIN SELECT

最初に、GPIOのPB2とUART0のTXとRXを使うようにPINの設定を行います。
GPIOのPB2は、そのままの意味ですがPB2(bank:1, pin:2)を使います。
UART0のTXはPB8(bank:1, pin:8)、UART0のRXはPB9(bank:1, pin:9)を使います。
それぞれの設定は該当するレジスタの値をセットすればOKです。
各ピンにどの機能が割り当てられているかは、AllwinnerA64のUserManualのP.３７６〜を見てください。

◆ Port Configure Register

PortControllerのBaseAddressは0x01c20800になります。
各PINでどの機能を使うかはPort n Configure Register 0-3で設定します。
詳細は下記表になります。

レジスタ	offset	対応GPIO
PB_CFG0	+0x24	PB0〜PB7
PB_CFG1	+0x28	PB8〜PB9

今回はPortBに限定してますが、PortC、PortD、PortDの場合はOffisetに+0x24、+0x48、+0x6Cを加算してください。
つまり一般化すると、
Pnmのピン(nはB,C,D,・・・,H、　mは０〜２４)のConfigure Registerのアドレスは、

BaseAddress(0x01c20800) + 0x24 * p + 0x4 * q
(pは、B=1, C=2, D=3・・・、　q=0:0≦m≦7、1:8≦m≦15、2:16≦m≦23、3:24≦m≦31)

細かいのはUserManual参照でお願いします。

また、各ピンの機能はLSBから4bitごとに分けて設定します。
PB_CFG0の場合、[3:0]がPB0、[7:4]がPB1となります。
そこで、PB2をGPIOのOutput、PB8をUART0_TX、PB9をUART0_RXに設定する場合、下記のようにします。

レジスタ	Offset	bit	設定値
PB_CFG0	+0x24	[11:8]	0b0001(0x1)
PB_CFG1	+0x28	[3:0]	0b0100(0x4)
PB_CFG0	+0x28	[7:4]	0b0100(0x4)

◆ UART

UARTの設定では、順番に以下を設定します。

クロックの設定
ボーレートの設定
一度の送信ビット数、パリティ、ストップビットの設定

◆ クロックの設定

BUS_CLK_GATING_REG3(0x01c2006c)の[16]がUART0のクロックゲーティング用bitですので、
このbitを1にセットすればOKです。
なお、UserManualによるとこのクロックは24MHzのようです。
また、BUS_SOFT_RST_REG4(0x01c202d8)の[16]に1をセットします。
これでソフトウェアリセットがかかります。

◆ ボーレートの設定

今回はFIFOを使わない方法を記載します。
まずボーレートをDivisor Latch Low Registor(UART0_DLL)とDivisor Latch High Register(UART0_DLH)で指定することを、
UART0 Line Control Register(UART0_LCR:0x01c28000)で指定します。
UART0_LCR[7]に1をセットすればOKです。
このあと、UART0_DLLとUART０_DLHを使いDivisorを設定しますが、この設定値は以下のように算出します。
ボーレート = クロック周波数 / (16 * Divisor)
AllwinnerのUART0のボーレートは115,200にすること通例のようです。
また、クロック周波数は前述のとおり24MHzです。
そうなるとDivisorは下記の通りになります

Divisor = 24 * 1000 * 1000 / 16 / 115200 = 0xD
（余りが出るけどいいのだろうか・・・。サンプルでもコレだし動くから目をつぶります）

そこで、UART0_DDHに0x0、UART_DDLに0xDを設定します。

◆ 一度の送信ビット数、パリティ、ストップビットの設定

ここでは、一度の送信ビット数、パリティ、ストップビットの設定を行います。
それぞれは下記の通りにUART0_LCR(0x01c28000)を設定します。

設定項目	bit	設定値
パリティ	[3]	1:enable 0:disable
ストップビット	[2]	1:2bit 0:1bit
送信bit数	[1:0]	11:8bit 10:7bit 01:6bit 00:5bit

今回は、一度の送信で8bit、パリティビットなし、ストップビットは1bitで設定します。
したがって、0x00000003をUART0_LCR(0x01c28000)に書き込みます。

◆ 使ってみる

それでは、GPIOやUARTを使ってみます。
まずGPIOにHigh/Lowを出力させてみます。
PB2の場合、PB Data Registerを使います。
具体的には、PB_DATA_REG(0x01c20834)[2]がそれに該当しますので、
ここに1をセットすればHigh、0をセットすればLowになります。

次にUART0を使います。
FIFOを使ってないので、UART Transmit Holding Register(送信)、UART Receive Buffer Register(受信)を使います。
両方ともアドレスは0x01c28000となります。
ここの[7:0]に書き込み/読み込みした値がそれぞれ、UART0の送信/受信となります。
送信時は、UART Line Status Register(0x01c28014)[6]が0の時はデータ送信中となるので、
1になるまでループなりで待つ必要があります。
受信時は、UART Line Status Register(0x01c28014)[0]が0の時はデータ受信中になるので、
1になるまでループなりで待つ必要があります。

◆ おわりに

以上が、GPIO、UARTの設定と使う方法になります。
これでBareMetalプログラミングをする際にデバッグメッセージを出力させたり、
簡単なLED点灯による動作確認などができるかと思います。
次は今のコードをRust化させるところですが、どうなるやら。

あと、sunxi-felのhex[dump]が32bitのLSBの8bitしか表示されないことにハマりました。
自分の環境が悪いのかどうかは調査してないので不明ですが、結果として動いたのでよしとします。