一 概述
Linux內核中gpio是最簡單，最常用的資源(和 interrupt ,dma,timer一樣)驅動程序，應用程序都能夠通過相應的接口使用gpio，gpio使用0～MAX_INT之間的整數標識，不能使用負數,gpio與硬件體系密切相關的,不過linux有一個框架處理gpio，能夠使用統一的接口來操作gpio.在講gpio核心(gpiolib.c)之前先來看看gpio是怎麼使用的
二 內核中gpio的使用
1 測試gpio端口是否合法 int gpio_is_valid(int number);
2 申請某個gpio端口當然在申請之前需要顯示的配置該gpio端口的pinmux
int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)
3 標記gpio的使用方向包括輸入還是輸出
/*成功返回零失敗返回負的錯誤值*/
int gpio_direction_input(unsigned gpio);
int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value);
4 獲得gpio引腳的值和設置gpio引腳的值(對於輸出)
int gpio_get_value(unsigned gpio);
void gpio_set_value(unsigned gpio, int value);
5 gpio當作中斷口使用
int gpio_to_irq(unsigned gpio);
返回的值即中斷編號可以傳給request_irq()和free_irq()
內核通過調用該函數將gpio端口轉換爲中斷，在用戶空間也有類似方法
6 導出gpio端口到用戶空間
int gpio_export(unsigned gpio, bool direction_may_change);
內核可以對已經被gpio_request()申請的gpio端口的導出進行明確的管理，
參數direction_may_change表示用戶程序是否允許修改gpio的方向，假如可以
則參數direction_may_change爲真
/* 撤銷GPIO的導出 */
void gpio_unexport();
三 用戶空間gpio的調用
用戶空間訪問gpio，即通過sysfs接口訪問gpio，下面是/sys/class/gpio目錄下的三種文件：
--export/unexport文件
--gpioN指代具體的gpio引腳
--gpio_chipN指代gpio控制器
必須知道以上接口沒有標準device文件和它們的鏈接。
(1) export/unexport文件接口：
/sys/class/gpio/export，該接口只能寫不能讀
用戶程序通過寫入gpio的編號來向內核申請將某個gpio的控制權導出到用戶空間當然前提是沒有內核代碼申請這個gpio端口
比如 echo 19 > export
上述操作會爲19號gpio創建一個節點gpio19，此時/sys/class/gpio目錄下邊生成一個gpio19的目錄
/sys/class/gpio/unexport和導出的效果相反。
比如 echo 19 > unexport
上述操作將會移除gpio19這個節點。
(2) /sys/class/gpio/gpioN
指代某個具體的gpio端口,裏邊有如下屬性文件
direction 表示gpio端口的方向，讀取結果是in或out。該文件也可以寫，寫入out 時該gpio設爲輸出同時電平默認爲低。寫入low或high則不僅可以
設置爲輸出 還可以設置輸出的電平。 當然如果內核不支持或者內核代碼不願意，將不會存在這個屬性,比如內核調用了gpio_export(N,0)就
表示內核不願意修改gpio端口方向屬性
value 表示gpio引腳的電平,0(低電平)1（高電平）,如果gpio被配置爲輸出，這個值是可寫的，記住任何非零的值都將輸出高電平, 如果某個引腳
能並且已經被配置爲中斷，則可以調用poll(2)函數監聽該中斷，中斷觸發後poll(2)函數就會返回。
edge 表示中斷的觸發方式，edge文件有如下四個值："none", "rising", "falling"，"both"。
none表示引腳爲輸入，不是中斷引腳
rising表示引腳爲中斷輸入，上升沿觸發
falling表示引腳爲中斷輸入，下降沿觸發
both表示引腳爲中斷輸入，邊沿觸發
這個文件節點只有在引腳被配置爲輸入引腳的時候才存在。 當值是none時可以通過如下方法將變爲中斷引腳
echo "both" > edge;對於是both,falling還是rising依賴具體硬件的中斷的觸發方式。此方法即用戶態gpio轉換爲中斷引腳的方式
active_low 不怎麼明白，也木有用過
(3)/sys/class/gpio/gpiochipN
gpiochipN表示的就是一個gpio_chip,用來管理和控制一組gpio端口的控制器，該目錄下存在一下屬性文件：
base 和N相同，表示控制器管理的最小的端口編號。
lable 診斷使用的標誌（並不總是唯一的）
ngpio 表示控制器管理的gpio端口數量（端口範圍是：N ~ N+ngpio-1）
四 用戶態使用gpio監聽中斷
首先需要將該gpio配置爲中斷
echo "rising" > /sys/class/gpio/gpio12/edge
以下是僞代碼
int gpio_id;
struct pollfd fds[1];
gpio_fd = open("/sys/class/gpio/gpio12/value",O_RDONLY);
if( gpio_fd == -1 )
err_print("gpio open");
fds[0].fd = gpio_fd;
fds[0].events = POLLPRI;
ret = read(gpio_fd,buff,10);
if( ret == -1 )
err_print("read");
while(1){
ret = poll(fds,1,-1);
if( ret == -1 )
err_print("poll");
if( fds[0].revents & POLLPRI){
ret = lseek(gpio_fd,0,SEEK_SET);
if( ret == -1 )
err_print("lseek");
ret = read(gpio_fd,buff,10);
if( ret == -1 )
err_print("read");
/*此時表示已經監聽到中斷觸發了，該幹事了*/
...............
}
}
記住使用poll()函數，設置事件監聽類型爲POLLPRI和POLLERR在poll()返回後，使用lseek()移動到文件開頭讀取新的值或者關閉它再重新打開讀取新值。必須這樣做否則poll函數會總是返回。
五 用戶態使用gpio控制LED
example code:
1 #include <stdio.h>
2 #include <unistd.h>
3 #include <sys/stat.h>
4 #include <linux/fs.h>
5 #include <fcntl.h>
6 #include <string.h>
7 #include <termios.h>
8 #include <sys/ioctl.h>
9
10
11 void tdelay(int d)
12 {
13 volatile int j;
14 for(j=0;j<d*1000000;j++);
15 }
16 //int main(int argc,char **argv)
17 int main(void)
18 {
19 int gpio_fd = -1;
20 int ret;
21 // Led D5 connected to GPIO_JTAG_TDI,pin number is 242
22 char gpio[]="242";
23 char dir[]="out";
24 gpio_fd = open("/sys/class/gpio/export",O_WRONLY);
25 if(gpio_fd < 0){
26 printf("open gpio/export failed\n");
27 return -1;
28 }
29 ret = write(gpio_fd,gpio,strlen(gpio));
30 if(ret < 0){
31 printf("write to gpio/export failed\n");
32 return -1;
33 }
34 close(gpio_fd);
35 gpio_fd = open("/sys/class/gpio/gpio242/direction",O_RDWR);
36 if(gpio_fd < 0){
37 printf("open gpio242/direction failed\n");
38 return -1;
39 }
40
41 ret = write(gpio_fd,dir,strlen(dir));
42 if(ret < 0){
43 printf("write to gpio242/direction failed\n");
44 return -1;
45 }
46 close(gpio_fd);
47
48 gpio_fd = open("/sys/class/gpio/gpio242/value",O_RDWR);
49 if(gpio_fd < 0){
50 printf("open gpio242/value failed\n");
51 return -1;
52 }
53
54 int i;
55 char off[]="1";
56 char on[] = "0";
57 for(i=0;i < 10;i++){
58 printf("led off\n");
59 ret = write(gpio_fd,off,strlen(off));
60 if(ret < 0){
61 printf("write to gpio242/value failed\n");
62 return -1;
63 }
64 tdelay(10);
65 printf("led on\n");
66 ret = write(gpio_fd,on,strlen(on));
67 if(ret < 0){
68 printf("write to gpio242/value failed\n");
69 return -1;
70 }
71 tdelay(10);
72 }
73 close(gpio_fd);
74
75 gpio_fd = open("/sys/class/gpio/unexport",O_WRONLY);
76 if(gpio_fd < 0){
77 printf("open gpio/unexport failed\n");
78 return -1;
79 }
80 ret = write(gpio_fd,gpio,strlen(gpio));
81 if(ret < 0){
82 printf("write to gpio/unexport failed\n");
83 return -1;
84 }
85 close(gpio_fd);
86
87 printf("test gpio led ok\n");
88
89 return 0;
90 }
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