Linux下對GPIO的操作控制(基於GPIO子系統)

 

 

概述

以前學習了LED和按鍵驅動，實際上，在Linux中實現這些設備驅動，有一種更爲推薦的方法，就是GPIO子系統和Input子系統。GPIO子系統可以控制IO的初始化、輸出高低電平值，讀取IO的輸入電平；Input子系統處理輸入事務，任何輸入設備的驅動程序都可以通過Input輸入子系統提供的接口註冊到內核，利用子系統提供的功能來與用戶空間交互。例如控制LED、讀取按鍵、觸摸屏、鼠標都可以通過這些子系統接口實現。

GIPO子系統介紹

gpio子系統相關描述可在內核源碼 Documentation/gpio 瞭解。
在/sys/class/gpio目錄下展示該子系統設備。如果沒有請在編譯內核的時候加入 Device Drivers-> GPIO Support ->/sys/class/gpio/… (sysfs interface)。

export 和 unexport：把某個GPIO導出用戶空間和取消導出用戶空間。

• 例如：echo 19 > export，把GPIO19導出到用戶空間。
• GPION，其中N值的計算方式：
  假設一組端口有32個GPIO，N=index = GPIOx_y= (x-1)*32 +y；
  例如一：GPIOB_6，對應的N值爲(2-1)*32+6=38；
  例如二：GPIOD_3，對應的N值爲（4-1）*32+3=99。
  

進入子系統設備目錄，包含一些常用屬性：

direction：gpio端口的方向，內容可以是 in 或者 out;

• 示例：echo out > /sys/class/gpio/pioD3/direction
• 如果寫入 low 或者 hight，則不僅設置爲輸出，還同時設置了輸出電平（本小點要了解當前內核是否支持）

value：gpio引腳的電平，0爲低電平，非0爲高電平。

• 如果配置爲輸入，則該文件可寫；
• 如果配置爲中斷，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: 中斷的觸發方式，該文件有4個值。

• none：輸入，非中斷
• rising：中斷輸入，上升沿觸發
• falling：中斷輸入，下降沿觸發
• both：中斷輸入，邊沿觸發
  gpio子系統與led子系統是不同，但是類似。
• led只能輸出，gpio能輸出也能輸入
• gpio輸入還支持中斷功能
• 使用gpio前，需要從內核空間暴露到用戶空間
  注意：在用戶空間控制使用gpio時，注意不要濫用和內核一些綁定好、已經有合適內核啓動的引腳衝突。參考 Documentation/driver-api/gpio/drivers-on-gpio.rst

示例：通過GPIO子系統控制LED（GPIOA29）

system函數進行操作：

void main(void)
{
	if(access("/sys/class/gpio/pioA29/value",F_OK) != 0)
	{
		/*使能LED設備*/
		system("echo 29 > /sys/class/gpio/export"); 	
	}
	/*設置LED輸出*/
	system("echo out > /sys/class/gpio/pioA29/direction");
	/*打開LED*/
	system("echo '1' > /sys/class/gpio/pioA29/value");	
	sleep(1);
	/*關閉LED*/
	system("echo '0' > /sys/class/gpio/pioA29/value");
}

文件操作實現:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
int main(void)
{
	FILE *p=NULL;
	int i=0;
	p = fopen("/sys/class/gpio/export","w");
	fprintf(p,"%d",29);
	fclose(p);
	p = fopen("/sys/class/gpio/pioA29/direction","w");
	fprintf(p,"out");
	fclose(p);
	for(i=0;i<100;i++)
	{
		p = fopen("/sys/class/gpio/pioA29/value","w");
		fprintf(p,"%d",1);
		sleep(1);
		fclose(p);
		p = fopen("/sys/class/gpio/pioA29/value","w");
		fprintf(p,"%d",0);
		sleep(1);
		fclose(p);
	}
	p = fopen("/sys/class/gpio/unexport","w");
	fprintf(p,"%d",38);
	fclose(p);
	return 0;
}

示例：通過GPIO子系統中斷讀取IO值（GPIOC2）

#include <stdio.h>
#include <fcntl.h>
#include <poll.h>
#include <unistd.h>
 /*按鍵按下時，打按鍵值*/
int main()
{
	FILE *fp=NULL; /*定義一個文件指針*/
	if(access("/sys/class/gpio/pioC2",F_OK) != 0)
	{
		/*使能GPIO子系統設備*/
		fp=fopen("/sys/class/gpio/export","w");
		if(fp == NULL)
		{
			perror("open export fail\r\n");
			return -1;
		}
		fprintf(fp,"%d",66);
		fclose(fp);
	}
	/*設置爲輸入*/
	fp=fopen("/sys/class/gpio/pioC2/direction","w");
	if(fp == NULL)
	{
		perror("open direction fail\r\n");
		return -1;
	}
	fprintf(fp,"in");
	fclose(fp);
	
	/*設置中斷觸發邊沿*/
	fp=fopen("/sys/class/gpio/pioC2/edge","w");
	if(fp == NULL)
	{
		perror("open edge fail\r\n");
		return -1;
	}
	fprintf(fp,"both");
	fclose(fp);
	
	/*對IO值進行poll偵聽*/
	int fd=open("/sys/class/gpio/pioC2/value",O_RDONLY);
    if(fd<0)
    {
        perror("open '/sys/class/gpio/pioC2/value' failed!\n");  
        return -1;
    }
    struct pollfd fds[1];
    fds[0].fd=fd;
    fds[0].events=POLLPRI;
    while(1)
    {
        if(poll(fds,1,0)==-1)
        {
            perror("poll failed!\n");
            return -1;
        }
        if(fds[0].revents&POLLPRI)
        {
            if(lseek(fd,0,SEEK_SET)==-1)
            {
                perror("lseek failed!\n");
                return -1;
            }
            char buffer[16];
            int len;
            if((len=read(fd,buffer,sizeof(buffer)))==-1)
            {
                perror("read failed!\n");
                return -1;
            }
            buffer[len]=0;
            printf("%s",buffer);
        }
    }
}