Linux 下 GPIO 的使用

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​ https://www.kernel.org/doc/Do…

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概述

Linux 内核中 gpio 是最简单，最常用的资源 (和 interrupt ,dma,timer 一样) 驱动程序，应用程序都能够通过相应的接口使用 gpio，gpio 使用 0～MAX_INT 之间的整数标识，不能使用负数,gpio 与硬件体系密切相关的, 不过 linux 有一个框架处理 gpio，能够使用统一的接口来操作 gpio. 在讲 gpio 核心 (gpiolib.c) 之前先来看看 gpio 是怎么使用的

内核中 gpio 的使用

1. 测试 gpio 端口是否合法 int gpio_is_valid(int number);
2. 申请某个 gpio 端口当然在申请之前需要显示的配置该 gpio 端口的 pinmux

int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)

1. 标记 gpio 的使用方向包括输入还是输出

/* 成功返回零失败返回负的错误值 */ 
int gpio_direction_input(unsigned gpio); 
int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value); 

1. 获得 gpio 引脚的值和设置 gpio 引脚的值(对于输出)

int gpio_get_value(unsigned gpio);
void gpio_set_value(unsigned gpio, int value); 

1. gpio 当作中断口使用

int gpio_to_irq(unsigned gpio); 

返回的值即中断编号可以传给 request_irq()和 free_irq().

内核通过调用该函数将 gpio 端口转换为中断，在用户空间也有类似方法.

1. 导出 gpio 端口到用户空间

int gpio_export(unsigned gpio, bool direction_may_change); 

内核可以对已经被 gpio_request()申请的 gpio 端口的导出进行明确的管理，

参数 direction_may_change 表示用户程序是否允许修改 gpio 的方向，假如可以

则参数 direction_may_change 为真

 /* 撤销 GPIO 的导出 */ 
void gpio_unexport(); 

用户空间 gpio 的调用

用户空间访问 gpio，即通过 sysfs 接口访问 gpio，下面是 /sys/class/gpio 目录下的三种文件：

• export/unexport 文件
• gpioN 指代具体的 gpio 引脚
• gpio_chipN 指代 gpio 控制器

必须知道以上接口没有标准 device 文件和它们的链接。

export/unexport 文件接口：

/sys/class/gpio/export，该接口只能写不能读

用户程序通过写入 gpio 的编号来向内核申请将某个 gpio 的控制权导出到用户空间当然前提是没有内核代码申请这个 gpio 端口

比如 echo 19 > export

上述操作会为 19 号 gpio 创建一个节点 gpio19，此时 /sys/class/gpio 目录下边生成一个 gpio19 的目录

/sys/class/gpio/unexport 和导出的效果相反。

比如 echo 19 > unexport

上述操作将会移除 gpio19 这个节点。

/sys/class/gpio/gpioN

指代某个具体的 gpio 端口, 里边有如下属性文件

direction : 表示 gpio 端口的方向，读取结果是 in 或 out。该文件也可以写，写入 out 时该 gpio 设为输出同时电平默认为低。写入 low 或 high 则不仅可以

设置为输出 还可以设置输出的电平。当然如果内核不支持或者内核代码不愿意，将不会存在这个属性, 比如内核调用了 gpio_export(N,0)就

表示内核不愿意修改 gpio 端口方向属性

value: 表示 gpio 引脚的电平,0(低电平)1（高电平）, 如果 gpio 被配置为输出，这个值是可写的，记住任何非零的值都将输出高电平, 如果某个引脚使能并且已经被配置为中断，则可以调用 poll(2)函数监听该中断，中断触发后 poll(2)函数就会返回。

edge：表示中断的触发方式，edge 文件有如下四个值：”none”, “rising”, “falling”，”both”。

• none 表示引脚为输入，不是中断引脚
• rising 表示引脚为中断输入，上升沿触发
• falling 表示引脚为中断输入，下降沿触发
• both 表示引脚为中断输入，边沿触发

这个文件节点只有在引脚被配置为输入引脚的时候才存在。当值是 none 时可以通过如下方法将变为中断引脚：

echo "both" > edge;

对于是 both,falling 还是 rising 依赖具体硬件的中断的触发方式。此方法即用户态 gpio 转换为中断引脚的方式

active_low: 不怎么明白，也木有用过

/sys/class/gpio/gpiochipN

gpiochipN: 表示的就是一个 gpio_chip, 用来管理和控制一组 gpio 端口的控制器，该目录下存在一下属性文件：

base 和 N 相同，表示控制器管理的最小的端口编号。

lable 诊断使用的标志（并不总是唯一的）

ngpio 表示控制器管理的 gpio 端口数量（端口范围是：N ~ N+ngpio-1）

用户态使用 gpio 监听中断

首先需要将该 gpio 配置为中断

echo  "rising" > /sys/class/gpio/gpio12/edge      

以下是伪代码

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");

            /* 此时表示已经监听到中断触发了，该干事了 */

            ...............

    }

}

记住使用 poll()函数，设置事件监听类型为 POLLPRI 和 POLLERR 在 poll()返回后，使用 lseek()移动到文件开头读取新的值或者关闭它再重新打开读取新值。必须这样做否则 poll 函数会总是返回。