Linux 用户态设置GPIO控制

Linux 用户态设置GPIO控制

linux内核提供了一套在用户态配置GPIO的接口，在/sys/class/gpio/目录下 

可以发现其中包含有两个文件export、unexport和若干gpiochipN 类型文件夹

• export 
  用于将指定编号的引脚导出，作为GPIO使用
• unexport 
  用于将导出的GPIO删除掉
• gpiochipN 
  当前芯片中包含的GPIO控制器

GPIO使用方法

• 添加设备接口GPIO167 
  输入：echo 167 > export 
  
  可以发现，目录下出现了gpio167，如果执行命令后没有反应，表示当前的GPIO已经用作其他的功能，例如作为IIC的引脚等
• 删除设备接口GPIO167 
  输入：echo 167 > unexport 
  
  可以发现当前导出的接口被删除

• 控制设备接口GPIO167 
  输入：echo 167 > unexport 
  

  • direction 
    设置输出还是输入模式 
    
    • 设置为输入：echo “in” > direction
    • 设置为输出：echo “out” > direction
  • value 
    输出时，控制高低电平；输入时，获取高低电平 
    
    • 高电平：echo 1 > value
    • 低电平：echo 0 > value
  • edge 
    控制中断触发模式，引脚被配置为中断后可以使用poll() 函数监听引脚 
    
    • 非中断引脚： echo “none” > edge
    • 上升沿触发：echo “rising” > edge
    • 下降沿触发：echo “falling” > edge
    • 边沿触发：echo “both” > edge

gpiochipN目录

用来管理和控制一组gpio端口的控制器

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

  参考：http://blog.csdn.net/mirkerson/article/details/8464290

• 用户态使用gpio监听中断

• 比如我想监听PA7上的电平变化（也就是边沿触发），那么应该先向“/sys/class/gpio/gpio7/direction”写入“in”，然后向“/sys/class/gpio/gpio7/edge”写入“both”，然后对”/sys/class/gpio/gpio7/value”执行select/poll操作。

  代码如下：

  poll_test.c

  #include <stdio.h>
  #include <fcntl.h>
  #include <poll.h>
  #include <unistd.h>
  
  int main()
  {
      int fd=open("/sys/class/gpio/gpio7/value",O_RDONLY);
      if(fd<0)
      {
          perror("open '/sys/class/gpio/gpio7/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);
          }
      }
      return 0;
  }
  

  这个小程序的作用就是就是不断poll(“/sys/class/gpio/gpio7/value”)。一旦poll()返回，就输出PA7的值。

  假设代码放在～目录下，然后输入如下命令：

  cd ~
  gcc poll_test.c -o poll_test
  echo in > /sys/class/gpio/gpio7/direction
  echo both > /sys/class/gpio/gpio7/edge
  ./poll_test
  

  用1K电阻把PA7上拉到VCC，然后用一根导线把PA7与GND连接又断开，会发现不断输出1和0（当PA7连上GND的瞬间输出0，与GND断开的瞬间输出1）。说明poll()确实能检测到电平变化。

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• Linux应用]通过sysfs在用户空间使用GPIO中断

  
  
  • 通过使用sysfs，Linux GPIO可以支持在用户空间进行GPIO的控制或获取状态。这样可以使用简单的工具，比如“echo”来设置输出GPIO的电平或使用“cat”来读取输入GPIO的当前值。
    1、配置内核中sysfs下的GPIO支持
           要想在用户空间访问GPIO，需要在sysfs中使能GPIO支持。
    Symbol: GPIO_SYSFS [=n]
      Type  : boolean
      Prompt: /sys/class/gpio/... (sysfs interface)
      Defined at drivers/gpio/Kconfig:51
      Depends on: GPIOLIB [=y] && SYSFS [=y] && EXPERIMENTAL [=y]
      Location:
       -> Device Drivers
         -> GPIO Support (GPIOLIB [=y])
    2、在用户空间是能GPIO
           即将GPIO导出到用户空间之中。
    ------------------------------------
    GPIO = 22
    cd = /sys/class/gpio
    ls
    echo $GPIO > export
    ls
    ------------------------------------
           注意：开始ls时，gpio22并不存在，第二个ls时，gpio22才存在。
           设置为输入并获取当前值：
    ------------------------------------
    cd /sys/class/gpio/gpio$GPIO
    echo "in" > direction
    cat value
    ------------------------------------
           设置为输出并设置值：
    ------------------------------------
    cd /sys/class/gpio/gpio$GPIO
    echo "out" > direction
    echo 1 > value 或 echo 0 > value
    ------------------------------------
    3、用作中断
           先将GPIO配置为输入，然后使用poll()来阻塞程序直到GPIO的输入电平发生改变，关键是使用POLLPRI而不是POLLIN来侦听事件；或者使用select()。
    4、查看GPIO配置
           配置内核来使能debugfs
     Symbol: DEBUG_FS [=y]
      Type  : boolean
      Prompt: Debug Filesystem
        Defined at lib/Kconfig.debug:77
        Location:
        -> Kernel hacking
           启动目标硬件并挂载debugfs
    mount -t debugfs none /sys/kernel/debug
           查看引脚配置
    cat /sys/kernel/debug/gpio
     
    poll示例：
    memset((void *)xfds, 0, sizeof(xfds));
    xfds[0].fd = fd;
    xfds[0].events = POLLPRI;
    ret = poll(xfds, 1, -1);
    if(ret <= 0)
    ERREXIT("poll value");
    if(xfds[0].revents & POLLPRI)
    {
    /* get value */
    ret = lseek(fd, 0, SEEK_SET);
    if(ret < 0)
    ERREXIT("lseek value");
    ret = read(fd, buf, 2);
    buf[1] = '\0';
    printf("read ret = %d, value = %s\n", ret, buf);
    if(ret != 2)
    ERREXIT("read value");
    }
     
    select示例：
    FD_ZERO(&exceptfds);
    FD_SET(fd, &exceptfds);
    ret = select(fd+1,NULL,NULL,&exceptfds,NULL);
    if(ret < 0)
    ERREXIT("select value");
    //else if(ret > 0)
    if(ret > 0)
    {
    /* get value */
    ret = lseek(fd, 0, SEEK_SET);
    if(ret < 0)
    ERREXIT("lseek value");
    ret = read(fd, buf, 2);
    buf[1] = '\0';
    printf("read ret = %d, value = %x\n", ret, buf[0]);
    if(ret != 2)
    ERREXIT("read value");
    }