通過Libsoc在嵌入式ARM簡化GPIO呼叫
By Toradex胡珊逢
1). 簡介
嵌入式裝置往往會通過 GPIO 連線外設，從而實現通訊、狀態監測、控制等功能，使用者需要操作特定的 GPIO。在 Linux 系統中，使用者應用一般無法直接訪問 SoC 的 GPIO 暫存器，而使用特定的引腳編號，然而不同ARM模組平臺供應商的管腳定義和對應的GPIO編號有需要一個對應轉換關係，使得整個GPIO呼叫比較複雜，本文就演示通過libsoc來簡化這個操作，使使用者在程式中可以直接使用ARM模組的管腳號碼來呼叫對應的GPIO。
本文所演示的平臺來自於Toradex Colibri iMX6 ARM嵌入式平臺，這是一個基於NXP iMX6 ARM處理器，支援單核/雙核Cortex-A9。
2. 準備
a). Colibri iMX6 ARM核心版配合Colibri Evaluation Board，連線預設除錯串列埠UART1到開發主機方便除錯。
b). 在未使用libsoc之前，例如 要呼叫Colibri iMX6 模組金手指上的 SODIMM55 引腳作為GPIO，其實際連線 iMX6 SoC 的 GPIO1_IO07，在 Linux 系統中的序號為 gpio7。使用者需要對照 Colibri iMX6 datasheet 和 GPIO 編號瞭解其對應關係，比較複雜，為了便於使用者使用 GPIO，Toradex Linux BSP 自 v2.8b3 起添加了 libsoc 支援，使用者可以直接用模組金手指編號操作對應的 GPIO，免去查詢對應關係，下面就分別對應於BSP v2.8b3以及之前的BSP對如何使用libsoc進行說明。
3). V2.8b3 及後續 BSP
a). 自該版本開始，BSP 中已經包含了 libsoc 的庫檔案。使用者只需要新增 libsoc.conf 配置檔案以及為 SDK 增加編譯應用所需的標頭檔案等即可。SDK 安裝方法請參考這裡。
b). SDK增加libsoc支援
./ 下載並編譯 libsoc 原始碼
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$ git clone https://github.com/jackmitch/libsoc.git
$ cd libsoc
$ ./home/ben/Toradex/DISK/LinuxSDK/v2.7-gcc6/SDK-GCC6/Colibri_iMX6/environment-setup-armv7at2hf-neon-angstrom-linux-gnueabi
$ autoreconf -i
$./configure --host=arm-angstrom-linux-gnueabi --prefix=/home/ben/Toradex/DISK/LinuxSDK/v2.8/imx6/sysroots/armv7at2hf-neon-angstrom-linux-gnueabi/ --enable-board=colibri-imx6 --with-board-configs
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// --prefix 指向 SDK 中 rootfs 目錄，根據實際使用的開發板設定 --enable-board
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$ MACHINE=colibri-imx6 make -j3
$ make install
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// MACHINE 也需要設定為對應的計算機模組，這裡使用 colibri iMX6。
c). 下載並編譯 libsoc 演示程式碼
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$ git clone https://github.com/bhuvanchandra/libsoc-examples.git
$ cd libsoc-examples
$ cd io-ctrl
$ MACHINE=colibri-imx6 make
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//注意：在執行 make 開始編譯前，從這裡下載 Makefie 檔案替換 io-ctrl 目錄下的同名檔案。
// 程式碼 io.c 中直接使用 SODIMM_55 和 SODIMM_63 編號，SODIMM_55 設定為 GPIO 連線 LED，控制其亮滅，SODIMM_63 為輸入引腳，連線輕觸開關，檢測按鍵情況。
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gpio_interrupt = libsoc_gpio_request(libsoc_board_gpio_id(config, "SODIMM_63"), LS_GPIO_SHARED);
if (gpio_interrupt == NULL) {
perror("gpio request failed");
goto exit;
}
gpio_led = libsoc_gpio_request(libsoc_board_gpio_id(config, "SODIMM_55"), LS_GPIO_SHARED);
if (gpio_led == NULL) {
perror("led gpio request failed");
goto exit;
}
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c). 在Colibri iMX6上面部署測試
./ 在 Colibri Evaluation Board 上 SODIMM_55 連線 LED4，SODIMM_63 連線 SW6。
./ 複製配置檔案到 Colibri iMX6
將 libsoc 下載目錄中 contrib/board_files 資料夾內對應的配置檔案複製到目標板的 /etc 目錄，並重命名為 libsoc.conf。
./ 複製 libsoc 應用
將 io-ctrl 目錄中編譯成功檔案 io 複製到目標板上。
./ 執行應用
按下 SW6，LED4 隨著按鍵點亮或者熄滅。
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[email protected]:~# ./io
Waiting for interrupt. Press 'q' and 'Enter' at any time to exit
Interrupt occurred 1 times
Interrupt occurred 2 times
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4). V2.8b3 之前 BSP
a). 該版本之前的 BSP 並不包含 libsoc，使用者需要下載原始碼交叉編譯。
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$ git clone https://github.com/jackmitch/libsoc.git
$ cd libsoc
$ ./home/ben/Toradex/DISK/LinuxSDK/v2.7-gcc6/SDK-GCC6/Colibri_iMX6/environment-setup-armv7at2hf-neon-angstrom-linux-gnueabi
$ autoreconf -i
$ ./configure --host=arm-angstrom-linux-gnueabi --prefix=/home/ben/Toradex/DISK/LinuxSDK/v2.7-gcc6/SDK-GCC6/Colibri_iMX6/sysroots/armv7at2hf-neon-angstrom-linux-gnueabi/ --enable-board=colibri-imx6 --with-board-configs
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// --prefix 指向 SDK 中 rootfs 目錄，根據實際使用的開發板設定 --enable-board
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$ MACHINE=colibri-imx6 make -j3
$ make install
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b). 複製 libsoc 庫檔案到目標板
SDK 安裝目錄中 sysroots/armv7at2hf-neon-angstrom-linux-gnueabi/lib/libsoc.so.2.4.2 檔案複製到 Colibri iMX6 的 /lib，並建立下面連結
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[email protected]:~# cd /lib
[email protected]:~# ln -s libsoc.so.2.4.2 libsoc.so.2
[email protected]:~# ln -s libsoc.so.2.4.2 libsoc.so
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c). 剩下的部分和上面部署測試一致，這裡就不贅述了。