Linux内核驱动之GPIO子系统(一)GPIO的使用

淩亂°似流年 2021-07-27 02:53 683阅读 0赞

## 一 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

## 二 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)

3 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);

4 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);

5 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

6 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();

##  ##

## 三 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。

### (1) 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。

### (2) /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

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

### (3)/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）

## 四 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。

通过/sys/文件接口操作IO端口

gpio\_operation 通过/sys/文件接口操作IO端口 GPIO到文件系统的映射

\* 控制GPIO的目录位于/sys/class/gpio

\* /sys/class/gpio/export文件用于通知系统需要导出控制的GPIO引脚编号

\* /sys/class/gpio/unexport 用于通知系统取消导出

\* /sys/class/gpio/gpiochipX目录保存系统中GPIO寄存器的信息，包括每个寄存器控制引脚的起始编号base，寄存器名称，引脚总数 导出一个引脚的操作步骤

\* 首先计算此引脚编号，引脚编号 = 控制引脚的寄存器基数 + 控制引脚寄存器位数

\* 向/sys/class/gpio/export写入此编号，比如12号引脚，在shell中可以通过以下命令实现，命令成功后生成/sys/class/gpio/gpio12目录，如果没有出现相应的目录，说明此引脚不可导出：

echo 12 > /sys/class/gpio/export

\* direction文件，定义输入输入方向，可以通过下面命令定义为输出

echo out > direction

\* direction接受的参数：in, out, high, low。high/low同时设置方向为输出，并将value设置为相应的1/0。

\* value文件是端口的数值，为1或0.

echo 1 > value

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