一 概述

  Linux核心中gpio是最簡單，最常用的資源(和 interrupt ,dma,timer一樣)驅動程式，應用程式都能夠通過相應的介面使用gpio，gpio使用0～MAX_INT之間的整數標識，不能使用負數,gpio與硬體體系密切相關的,不過linux有一個框架處理gpio，能夠使用統一的介面來操作gpio.在講gpio核心(gpiolib.c)之前先來看看gpio是怎麼使用的

二 核心中gpio的使用

1 測試gpio埠是否合法 int gpio_is_valid(int number); 

2 申請某個gpio埠當然在申請之前需要顯示的配置該gpio埠的pinmux

int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)

     3 標記gpio的使用方向包括輸入還是輸出

/*成功返回零失敗返回負的錯誤值*/ 

int gpio_direction_input(unsigned gpio); 

int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value); 

     4 獲得gpio引腳的值和設定gpio引腳的值(對於輸出)

        int gpio_get_value(unsigned gpio);

void gpio_set_value(unsigned gpio, int value); 

     5 gpio當作中斷口使用

        int gpio_to_irq(unsigned gpio); 

        返回的值即中斷編號可以傳給request_irq()和free_irq()

        核心通過呼叫該函式將gpio埠轉換為中斷，在使用者空間也有類似方法

     6 匯出gpio埠到使用者空間

        int gpio_export(unsigned gpio, bool direction_may_change); 

        核心可以對已經被gpio_request()申請的gpio埠的匯出進行明確的管理，

        引數direction_may_change表示使用者程式是否允許修改

        則引數direction_may_change為真

        /* 撤銷GPIO的匯出 */ 

        void gpio_unexport(); 

三 使用者空間gpio的呼叫 

          使用者空間訪問gpio，即通過sysfs介面訪問gpio，下面是/sys/class/gpio目錄下的三種檔案： 

            --export/unexport檔案

            --gpioN指代具體的gpio引腳

            --gpio_chipN指代gpio控制器

            必須知道以上介面沒有標準device檔案和它們的連結。 

(1) export/unexport檔案介面：

               /sys/class/gpio/export，該介面只能寫不能讀

               使用者程式通過寫入gpio的編號來向核心申請將某個gpio的控制權匯出到使用者空間當然前提是沒有核心程式碼申請這個gpio埠

               比如  echo 19 > export 

               上述操作會為19號gpio建立一個節點gpio19，此時/sys/class/gpio目錄下邊生成一個gpio19的目錄

               /sys/class/gpio/unexport和匯出的效果相反。 

               比如 echo 19 > unexport

               上述操作將會移除gpio19這個節點。 

 (2) /sys/class/gpio/gpioN

       指代某個具體的gpio埠,裡邊有如下屬性檔案

      direction 表示gpio埠的方向，讀取結果是in或out。該檔案也可以寫，寫入out 時該gpio設為輸出同時電平預設為低。寫入low或high則不僅可以

                      設定為輸出 還可以設定輸出的電平。 當然如果核心不支援或者核心程式碼不願意，將不會存在這個屬性,比如核心呼叫了gpio_export(N,0)就

                       表示核心不願意修改gpio埠方向屬性 

      value      表示gpio引腳的電平,0(低電平)1（高電平）,如果gpio被配置為輸出，這個值是可寫的，記住任何非零的值都將輸出高電平, 如果某個引腳

                      能並且已經被配置為中斷，則可以呼叫poll(2)函式監聽該中斷，中斷觸發後poll(2)函式就會返回。

      edge      表示中斷的觸發方式，edge檔案有如下四個值："none", "rising", "falling"，"both"。

           none表示引腳為輸入，不是中斷引腳

           rising表示引腳為中斷輸入，上升沿觸發

           falling表示引腳為中斷輸入，下降沿觸發

           both表示引腳為中斷輸入，邊沿觸發

                      這個檔案節點只有在引腳被配置為輸入引腳的時候才存在。 當值是none時可以通過如下方法將變為中斷引腳

                      echo "both" > edge;對於是both,falling還是rising依賴具體硬體的中斷的觸發方式。此方法即使用者態gpio轉換為中斷引腳的方式

      active_low 不怎麼明白，也木有用過

(3)/sys/class/gpio/gpiochipN

      gpiochipN表示的就是一個gpio_chip,用來管理和控制一組gpio埠的控制器，該目錄下存在一下屬性檔案： 

      base   和N相同，表示控制器管理的最小的埠編號。 

      lable   診斷使用的標誌（並不總是唯一的） 

      ngpio  表示控制器管理的gpio埠數量（埠範圍是：N ~ N+ngpio-1） 

四 使用者態使用gpio監聽中斷      

首先需要將該gpio配置為中斷

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

以下是虛擬碼

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");

            /*此時表示已經監聽到中斷觸發了，該幹事了*/

            ...............

    }

}

記住使用poll()函式，設定事件監聽型別為POLLPRI和POLLERR在poll()返回後，使用lseek()移動到檔案開頭讀取新的值或者關閉它再重新開啟讀取新值。必須這樣做否則poll函式會總是返回。

五 使用者態使用gpio控制LED

example code:

  1 #include <stdio.h>
  2 #include <unistd.h>
  3 #include <sys/stat.h>
  4 #include <linux/fs.h>
  5 #include <fcntl.h>
  6 #include <string.h>
  7 #include <termios.h>
  8 #include <sys/ioctl.h>
  9
 10
 11 void tdelay(int d)
 12 {
 13     volatile int j;
 14     for(j=0;j<d*1000000;j++);
 15 }
 16 //int main(int argc,char **argv)
 17 int main(void)
 18 {
 19     int gpio_fd = -1;
 20     int ret;
 21     // Led D5 connected to GPIO_JTAG_TDI,pin number is 242
 22     char gpio[]="242";
 23     char dir[]="out";
 24     gpio_fd = open("/sys/class/gpio/export",O_WRONLY);
 25     if(gpio_fd < 0){
 26         printf("open gpio/export failed\n");
 27         return -1;
 28     }
 29     ret = write(gpio_fd,gpio,strlen(gpio));
 30     if(ret < 0){
 31         printf("write to gpio/export failed\n");
 32         return -1;
 33     }
 34     close(gpio_fd);

 35     gpio_fd = open("/sys/class/gpio/gpio242/direction",O_RDWR);
 36     if(gpio_fd < 0){
 37         printf("open gpio242/direction failed\n");
 38         return -1;
 39     }
 40
 41     ret = write(gpio_fd,dir,strlen(dir));
 42     if(ret < 0){
 43         printf("write to gpio242/direction failed\n");
 44         return -1;
 45     }
 46     close(gpio_fd);
 47
 48     gpio_fd = open("/sys/class/gpio/gpio242/value",O_RDWR);
 49     if(gpio_fd < 0){
 50         printf("open gpio242/value failed\n");
 51         return -1;
 52     }
 53
 54     int i;
 55     char off[]="1";
 56     char on[] = "0";
 57     for(i=0;i < 10;i++){
 58         printf("led off\n");
 59         ret = write(gpio_fd,off,strlen(off));
 60         if(ret < 0){
 61             printf("write to gpio242/value failed\n");
 62             return -1;
 63         }
 64         tdelay(10);
 65         printf("led on\n");
 66         ret = write(gpio_fd,on,strlen(on));
 67         if(ret < 0){

 68             printf("write to gpio242/value failed\n");
 69             return -1;
 70         }
 71         tdelay(10);
 72     }
 73     close(gpio_fd);
 74
 75     gpio_fd = open("/sys/class/gpio/unexport",O_WRONLY);
 76     if(gpio_fd < 0){
 77         printf("open gpio/unexport failed\n");
 78         return -1;
 79     }
 80     ret = write(gpio_fd,gpio,strlen(gpio));
 81     if(ret < 0){
 82         printf("write to gpio/unexport failed\n");
 83         return -1;
 84     }
 85     close(gpio_fd);
 86
 87     printf("test gpio led ok\n");
 88
 89     return 0;
 90 }
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