关于linux:Linux如何进行GPIO读写操作的

摘要： 本文介绍 GPIO 的读写，介绍基本原理，以及不同读写形式的性能。

本文分享自华为云社区《Linux 基于 sysfs 的 GPIO 读写操作》，作者：一颗小树 x。

前言

最近接触到 Linux 零碎中的 GPIO 开发，这里做个小总结，也分享一下；本文会介绍 GPIO 的读写，介绍基本原理，以及不同读写形式的性能。

一、GPIO sysfs interface 基本原理

在 Linux 中，最常见的读写 GPIO 形式就是用 GPIO sysfs interface，是通过操作 /sys/class/gpio 目录下的 export、unexport、gpio{N}/direction, gpio{N}/value（用理论引脚号代替 {N}）等文件实现的，经常出现 shell 脚本外面。

首先申明 GPIO 口，比方 GPIO258：（这个命令须要 root 权限）

echo 258 > /sys/class/gpio/export
而后在 /sys/class/gpio，会生成一个新目录，其名字叫 gpio258

比方：GPIO258，N 对应是 258；进入其目录：cd /sys/class/gpio/gpio258

顺次能看到：active_low、device、direction、edge、power、subsystem、uevent、value

其中比拟罕用的是 value 文件，它寄存 GPIO 的值；范畴是：0 或 1。咱们能够间接对它读写，达到读写 GPIO 的成果。

二、定义 GPIO 为输出

比方定义 GPIO258 为输出，命令如下：（这个命令须要 root 权限）

echo in > /sys/class/gpio/gpio258/direction 

三、定义 GPIO 为输入

比方定义 GPIO258 为输入，命令如下：（这个命令须要 root 权限）

echo out > /sys/class/gpio/gpio258/direction 

四、读 GPIO 的值

咱们能够间接对 /sys/class/gpio/gpio258 目录下的 value 文件（寄存 GPIO 的值），进行读取。

能够用 cat 查看读 GPIO 的值，比方查看 GPIO258 的值：

cat /sys/class/gpio/gpio258/value
value 只是一个文件，能够通过其余形式读取；写一个 python 程序，实现读取 GPIO 的值：

# 定义一个函数，用于读取 GPIO258 的值。def read_258():
    with open('/sys/class/gpio/gpio258/value', 'r') as f:
        io_258 = int(f.read())
        print("read_258:%d"%io_258)
 
# 调用函数
read_258()

五、写 GPIO 的值

咱们能够间接对 /sys/class/gpio/gpio258 目录下的 value 文件（寄存 GPIO 的值），进行写值。

能够用 ehco 写 GPIO 的值，比方写 GPIO258 的值：

echo 1 > /sys/class/gpio/gpio258/value             # output logic 1 level
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio258/value             # output logic 0 level

写一个 python 程序，实现写 GPIO 的值：

# 定义一个函数，用于写 GPIO258 的值。def write_258(io_str):
    with open('/sys/class/gpio/gpio258/value', 'w+') as f:
        f.write(io_str)
        print("write_258:%s"%(io_str))
 
# 调用函数
write_258()

通过测试，程序进行一次写操作，耗时 0.6ms 左右；ehco 形式就比拟久了，10ms 左右。

六、小案例——设置 GPIO 为输出，并读取 IO 值

形式一：纯 shell 命令

# 设置 GPIO20 为输出
echo 20 > /sys/class/gpio/export
echo in > /sys/class/gpio/gpio20/direction
 
# 读取 IO 值
cat /sys/class/gpio/gpio20/value

形式二：shell 命令 + Python 程序（效率更高）

# 设置 GPIO20 为输出
echo 20 > /sys/class/gpio/export
echo in > /sys/class/gpio/gpio20/direction

读取 IO 值：

# 定义一个函数，用于读取 GPIO258 的值。def read_20():
    with open('/sys/class/gpio/gpio20/value', 'r') as f:
        io_20 = int(f.read())
        print("read_20:%d"%io_20)
 
# 调用函数
read_20()

七、小案例——设置 GPIO 为输入，并读写取 IO 值

形式一：纯 shell 命令

# 设置 GPIO40 为输入
echo 40 > /sys/class/gpio/export
echo out > /sys/class/gpio/gpio40/direction
 
# 写 IO 值，高电平
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio40/value
 
# 写 IO 值，低电平
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio40/value

形式二：shell 命令 + Python 程序（效率更高）

# 设置 GPIO40 为输入
echo 40 > /sys/class/gpio/export
echo out > /sys/class/gpio/gpio40/direction

读写 IO 值：

import time
 
def read_40():
    with open('/sys/class/gpio/gpio40/value', 'r') as f:
        io_40 = int(f.read())
        print("read_40:%d"%io_40)
 
def write_40(io_str):
    with open('/sys/class/gpio/gpio40/value', 'w') as f:
        f.write(io_str)
        print("write_40:%s"%(io_str))
 
start = time.time()
read_40()
write_40("1")
read_40()
end = time.time()
print("读写 IO 的工夫", end-start)

成果：耗时 0.6ms。

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