Linux 用戶態設置GPIO控制

linux內核提供了一套在用戶態配置GPIO的接口，在/sys/class/gpio/目錄下 

可以發現其中包含有兩個文件export、unexport和若干gpiochipN 類型文件夾

• export 
  用於將指定編號的引腳導出，作為GPIO使用
• unexport 
  用於將導出的GPIO刪除掉
• gpiochipN 
  當前芯片中包含的GPIO控制器

GPIO使用方法

• 添加設備接口GPIO167 
  輸入：echo 167 > export 
  
  可以發現，目錄下出現了gpio167，如果執行命令后沒有反應，表示當前的GPIO已經用作其他的功能，例如作為IIC的引腳等
• 刪除設備接口GPIO167 
  輸入：echo 167 > unexport 
  
  可以發現當前導出的接口被刪除

• 控制設備接口GPIO167 
  輸入：echo 167 > unexport 
  

  • direction 
    設置輸出還是輸入模式 
    
    • 設置為輸入：echo “in” > direction
    • 設置為輸出：echo “out” > direction
  • value 
    輸出時，控制高低電平；輸入時，獲取高低電平 
    
    • 高電平：echo 1 > value
    • 低電平：echo 0 > value
  • edge 
    控制中斷觸發模式，引腳被配置為中斷后可以使用poll() 函數監聽引腳 
    
    • 非中斷引腳： echo “none” > edge
    • 上升沿觸發：echo “rising” > edge
    • 下降沿觸發：echo “falling” > edge
    • 邊沿觸發：echo “both” > edge

gpiochipN目錄

用來管理和控制一組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編號。
• lable 
  診斷使用的標志（並不總是唯一的）

• ngpio
  控制器管理的gpio端口數量（端口范圍是：N ~ N+ngpio-1）

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

• 用戶態使用gpio監聽中斷

• 比如我想監聽PA7上的電平變化（也就是邊沿觸發），那么應該先向“/sys/class/gpio/gpio7/direction”寫入“in”，然后向“/sys/class/gpio/gpio7/edge”寫入“both”，然后對”/sys/class/gpio/gpio7/value”執行select/poll操作。

  代碼如下：

  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;
  }
  

  這個小程序的作用就是就是不斷poll(“/sys/class/gpio/gpio7/value”)。一旦poll()返回，就輸出PA7的值。

  假設代碼放在～目錄下，然后輸入如下命令：

  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電阻把PA7上拉到VCC，然后用一根導線把PA7與GND連接又斷開，會發現不斷輸出1和0（當PA7連上GND的瞬間輸出0，與GND斷開的瞬間輸出1）。說明poll()確實能檢測到電平變化。

• Linux應用]通過sysfs在用戶空間使用GPIO中斷

  
  
  • 通過使用sysfs，Linux GPIO可以支持在用戶空間進行GPIO的控制或獲取狀態。這樣可以使用簡單的工具，比如“echo”來設置輸出GPIO的電平或使用“cat”來讀取輸入GPIO的當前值。
    1、配置內核中sysfs下的GPIO支持
           要想在用戶空間訪問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、在用戶空間是能GPIO
           即將GPIO導出到用戶空間之中。
    ------------------------------------
    GPIO = 22
    cd = /sys/class/gpio
    ls
    echo $GPIO > export
    ls
    ------------------------------------
           注意：開始ls時，gpio22並不存在，第二個ls時，gpio22才存在。
           設置為輸入並獲取當前值：
    ------------------------------------
    cd /sys/class/gpio/gpio$GPIO
    echo "in" > direction
    cat value
    ------------------------------------
           設置為輸出並設置值：
    ------------------------------------
    cd /sys/class/gpio/gpio$GPIO
    echo "out" > direction
    echo 1 > value 或 echo 0 > value
    ------------------------------------
    3、用作中斷
           先將GPIO配置為輸入，然后使用poll()來阻塞程序直到GPIO的輸入電平發生改變，關鍵是使用POLLPRI而不是POLLIN來偵聽事件；或者使用select()。
    4、查看GPIO配置
           配置內核來使能debugfs
     Symbol: DEBUG_FS [=y]
      Type  : boolean
      Prompt: Debug Filesystem
        Defined at lib/Kconfig.debug:77
        Location:
        -> Kernel hacking
           啟動目標硬件並掛載debugfs
    mount -t debugfs none /sys/kernel/debug
           查看引腳配置
    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");
    }