嵌入式linux学习之实践操作

news2024/9/29 1:28:50

​

前沿

1. 安装交叉编译器

  • 在开发板光盘 A-基础资料->5、开发工具->1、交叉编译器路径下找到 st-example-image-qt
    wayland-openstlinux-weston-stm32mp1-x86_64-toolchain-3.1-snapshot.sh。将它拷贝到 Ubuntu 虚拟机上。 拷贝到 Ubuntu 后，赋予 st-example-image-qtwayland-openstlinux-weston-stm32mp1-x86_64-toolchain-3.1-snapshot.sh 可执行权限。
    *chmod +x st-example-image-qtwayland-openstlinux-weston-stm32mp1-x86_64-toolchain-3.1-snapshot.sh
  • 执行./st*.sh脚本安装
  • 安装完成后，安装的交叉编译工具链都会安装在/opt/目录下。
  • ls /opt/st/
  • 安装完成之后，在使用之前先对交叉编译工具的环境进行设置，使用 source 执行安装目录下的
    environment-setup-cortexa7t2hf-neon-vfpv4-ostl-linux-gnueabi 脚本文件即可，如下所示：
    source /opt/st/stm32mp1/3.1-snapshot/environment-setup-cortexa7t2hf-neon-vfpv4-ostl-linux-gnueabi
    在这里插入图片描述

注意：每个终端需要执行上面的source命令之后，才能打印出${CC}.

使用${CC} -o led led.c编译

生成的led可执行文件通过scp命令传输到开发板，./led执行。

1.控制led


15_led.c：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#define LED_TRIGGER "/sys/class/leds/user-led/trigger"
#define LED_BRIGHTNESS "/sys/class/leds/user-led/brightness"
#define USAGE() fprintf(stderr, "usage:\n" \
" %s <on|off>\n" \
" %s <trigger> <type>\n", argv[0], argv[0])
int main(int argc, char *argv[])
{
int fd1, fd2;
/* 校验传参 */
if (2 > argc) {
USAGE();
exit(-1);
/* 打开文件 */
fd1 = open(LED_TRIGGER, O_RDWR);
if (0 > fd1) {
perror("open error");
exit(-1);
}
fd2 = open(LED_BRIGHTNESS, O_RDWR);
if (0 > fd2) {
perror("open error");
exit(-1);
}
/* 根据传参控制 LED */
if (!strcmp(argv[1], "on")) {
write(fd1, "none", 4); //先将触发模式设置为 none
write(fd2, "1", 1);
//点亮 LED
}
else if (!strcmp(argv[1], "off")) {
write(fd1, "none", 4); //先将触发模式设置为 none
write(fd2, "0", 1);
//LED 灭
}
else if (!strcmp(argv[1], "trigger")) {
if (3 != argc) {
USAGE();
exit(-1);
}
if (0 > write(fd1, argv[2], strlen(argv[2])))
perror("write error");
}
else
USAGE();
exit(0);
}

使用${CC} -o 15_led 15_led.c编译

在虚拟机使用ifconfig ens33 192.168.137.4配置ip

开发板ifconfig eth 192.168.137.3配置ip

开发板：scp tao@192.168.137.4:~/linux/c_cpp/15_led ~/将文件传输至开发板。

./15_led on点亮ds1，./15_led off熄灭ds1，./15_led trigger heartbeat使其闪烁。

也可以使用 DS0 进行测试，将 源码中的路径修改一下即可（/sys/class/leds/user-led/修改为/sys/class/leds/sys-led/）

2.操作GPIO

​* 与 LED 设备一样，GPIO 同样也是通过 sysfs 方式进行操控，进入到/sys/class/gpio 目录下，如下所示：
图 16.1.1 /sys/class/gpio 目录
在这里插入图片描述

可以看到该目录下包含两个文件 export、unexport 以及许多个以 gpiochipX（X 等于 0、32、64、96、
128）命名的文件夹。

gpiochipX：当前 SoC 所包含的 GPIO 控制器，我们知道 STM32MP157 一共包含了 12 个 GPIO 控制器，分别为 GPIOA、GPIOB、GPIOC…在这里分别对应 gpiochip0、gpiochip16、gpiochip32…以此类推，每一个 gpiochipX 文件夹用来管理一组 GPIO。随便进入到其中某个目录下，可以看到这些目录下包含了如下文件：

在这里插入图片描述
图 16.1.2 gpiochip0 目录下的文件,在这个目录我们主要关注的是 base、label、ngpio 这三个属性文件，这三个属性文件均是只读、不可写。

  • base：与 gpiochipX 中的 X 相同，表示该控制器所管理的这组 GPIO 引脚中最小的编号。每一个 GPIO引脚都会有一个对应的编号，Linux 下通过这个编号来操控对应的 GPIO 引脚;label：该组 GPIO 对应的标签，也就是名字;ngpio：该控制器所管理的 GPIO 引脚的数量（所以引脚编号范围是：base ~ base+ngpio-1）;可使用cat ngpio查看；
  • 对于给定的一个 GPIO 引脚GPIOB_IO10，那它对应的编号是16 + 10 = 26；同理 GPIOC_IO05对应的编号是 32 + 5 = 37。

export：用于将指定编号的 GPIO 引脚导出。

  • 在使用 GPIO 引脚之前，需要将其导出，导出成功之后才能使用它。注意 export 文件是只写文件，不能读取，将一个指定的编号写入到 export 文件中即可将对应的 GPIO 引脚导出，譬如：
    echo 0 > export # 导出编号为 0 的 GPIO 引脚（对于 STM32MP157 来说，也就是 GPIOA_IO0）
    导出成功之后会发现在/sys/class/gpio 目录下生成了一个名为 gpio0 的文件夹（gpioX，X 表示对应的编号）在这里插入图片描述
  • 这个文件夹就是导出来的 GPIO 引脚对应的文件夹，用于管理、控制该 GPIO 引脚，

unexport：将导出的 GPIO 引脚删除，也就是取消导出 GPIO。

  • 当使用完 GPIO 引脚之后，我们需要将导出的引脚删除，同样该文件也是只写文件、不可读，譬如：
    echo 0 > unexport # 删除导出的编号为 0 的 GPIO 引脚，取消导出 GPIO

导出的引脚文件夹

  1. direction：配置 GPIO 引脚为输入或输出模式。该文件可读、可写，读表示查看 GPIO 当前是输入还是输出模式，写表示将 GPIO 配置为输入或输出模式；读取或写入操作可取的值为"out"（输出模式）和"in"（输入模式）
  2. value：在 GPIO 配置为输出模式下，向 value 文件写入"0"控制 GPIO 引脚输出低电平，写入"1"则控制 GPIO 引脚输出高电平。在输入模式下，读取 value 文件获取 GPIO 引脚当前的输入电平状态。
1.获取 GPIO 引脚的输入电平状态

echo “in” > direction
cat value

2.控制 GPIO 引脚输出高电平

echo “out” > direction
echo “1” > value

active_low：这个属性文件用于控制极性，可读可写，默认情况下为 0，譬如：

active_low 等于 0 时

echo “0” > active_low
echo “out” > direction
echo “1” > value #输出高
echo “0” > value #输出低

active_low 等于 1 时

echo “1” > active_low
echo “out” > direction
echo “1” > value #输出低
echo “0” > value #输出高
由此看出，active_low 的作用已经非常明显了，就是用于控制极性，对于输入模式来说也同样适用。

edge：控制中断的触发模式，

  • 该文件可读可写。在配置 GPIO 引脚的中断触发模式之前，需将其设置为输入模式：
    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
    当引脚被配置为中断后可以使用 poll()函数监听引脚的电平状态变化
    输出示例：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
static char gpio_path[100];
static int gpio_config(const char *attr, const char *val)
{
 char file_path[100];
 int len;
 int fd;
 sprintf(file_path, "%s/%s", gpio_path, attr);
 if (0 > (fd = open(file_path, O_WRONLY))) {
 perror("open error");
 return fd;
 }
 len = strlen(val);
 if (len != write(fd, val, len)) {
 perror("write error");
 close(fd);
 return -1;
 }
 close(fd); //关闭文件
 return 0;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
 /* 校验传参 */
 if (3 != argc) {
 fprintf(stderr, "usage: %s <gpio> <value>\n", argv[0]);
 exit(-1);
 }
 /* 判断指定编号的 GPIO 是否导出 */
 sprintf(gpio_path, "/sys/class/gpio/gpio%s", argv[1]);
 if (access(gpio_path, F_OK)) {//如果目录不存在 则需要导出
 int fd;
 int len;
 if (0 > (fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY))) {
 perror("open error");
 exit(-1);
 }
 len = strlen(argv[1]);
 if (len != write(fd, argv[1], len)) {//导出 gpio
 perror("write error");
 close(fd);
 exit(-1);
 }
 close(fd); //关闭文件
 }
 /* 配置为输出模式 */
 if (gpio_config("direction", "out"))
 exit(-1);
 /* 极性设置 */
 if (gpio_config("active_low", "0"))
 exit(-1);
 /* 控制 GPIO 输出高低电平 */
 if (gpio_config("value", argv[2]))
 exit(-1);
 /* 退出程序 */
 exit(0);
}

执行程序时需要传入两个参数，argv[1]指定 GPIO 的编号、argv[2]指定输出电平状态（0 表示低电平、1 表示高电平）。
如./gpio 0 1表示gpio0 输出高电平

gpio输入demo
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
static char gpio_path[100];
static int gpio_config(const char *attr, const char *val)
{
 char file_path[100];
 int len;
 int fd;
 sprintf(file_path, "%s/%s", gpio_path, attr);
 if (0 > (fd = open(file_path, O_WRONLY))) {
 		perror("open error");
 		return fd;
 }
 len = strlen(val);
 if (len != write(fd, val, len)) {
 		perror("write error");
 		close(fd);
 		return -1;
 }
 close(fd); //关闭文件
 return 0;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
 char file_path[100];
 char val;
 int fd;
 /* 校验传参 */
 if (2 != argc) {
 		fprintf(stderr, "usage: %s <gpio>\n", argv[0]);
 		exit(-1);
 }
 /* 判断指定编号的 GPIO 是否导出 */
 sprintf(gpio_path, "/sys/class/gpio/gpio%s", argv[1]);
 if (access(gpio_path, F_OK)) {//如果目录不存在 则需要导出
 	int len;
 	if (0 > (fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY))) {
 		perror("open error");
 		exit(-1);
 	}
 	len = strlen(argv[1]);
	if (len != write(fd, argv[1], len)) {//导出 gpio
 		perror("write error");
 		close(fd);
 		exit(-1);
 	}
 close(fd); //关闭文件
 }
 /* 配置为输入模式 */
 if (gpio_config("direction", "in"))
 	exit(-1);
 /* 极性设置 */
 if (gpio_config("active_low", "0"))
 	exit(-1);
 /* 配置为非中断方式 */
 if (gpio_config("edge", "none"))
 	exit(-1);
 /* 读取 GPIO 电平状态 */
 sprintf(file_path, "%s/%s", gpio_path, "value");
 if (0 > (fd = open(file_path, O_RDONLY))) {
 	perror("open error");
 	exit(-1);
 	}
 if (0 > read(fd, &val, 1)) {
 	perror("read error");
 	close(fd);
 	exit(-1);
 }
 printf("value: %c\n", val);
 /* 退出程序 */
 close(fd);
 exit(0);
}

执行程序时需要传入一个参数，argv[1]指定要读取电平状态的 GPIO 对应的编号。

gpio 中断demo
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <poll.h>
static char gpio_path[100];
static int gpio_config(const char *attr, const char *val)
{
 	char file_path[100];
 	int len;
 	int fd;
 	sprintf(file_path, "%s/%s", gpio_path, attr);
	 if (0 > (fd = open(file_path, O_WRONLY))) {
 		perror("open error");
 		return fd;
 	}
	len = strlen(val);
 	if (len != write(fd, val, len)) {
 		perror("write error");
 		return -1;
 	}
 	close(fd); //关闭文件
 	return 0;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
 	struct pollfd pfd;
 	char file_path[100];
 	int ret;
 	char val;
 	/* 校验传参 */
 	if (2 != argc) {
 		fprintf(stderr, "usage: %s <gpio>\n", argv[0]);
 		exit(-1);
 	}
 	/* 判断指定编号的 GPIO 是否导出 */
 	sprintf(gpio_path, "/sys/class/gpio/gpio%s", argv[1]);
 	if (access(gpio_path, F_OK)) {//如果目录不存在 则需要导出
 		int len;
 		int fd;
 		if (0 > (fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY))) {
 			perror("open error");
 			exit(-1);
 		}
 		len = strlen(argv[1]);
 		if (len != write(fd, argv[1], len)) {//导出 gpio
 			perror("write error");
 			exit(-1);
 		}
 		close(fd); //关闭文件
 	}
 	/* 配置为输入模式 */
 	if (gpio_config("direction", "in"))
 		exit(-1);
	 /* 极性设置 */
	 if (gpio_config("active_low", "0"))
	 	exit(-1);
	 /* 配置中断触发方式: 上升沿和下降沿 */
	 if (gpio_config("edge", "both"))
	 	exit(-1);
	 /* 打开 value 属性文件 */
	 sprintf(file_path, "%s/%s", gpio_path, "value");
	 if (0 > (pfd.fd = open(file_path, O_RDONLY))) {
	 	perror("open error");
		exit(-1);
	 }
	 /* 调用 poll */
	 pfd.events = POLLPRI; //只关心高优先级数据可读（中断）
	 read(pfd.fd, &val, 1);//先读取一次清除状态
	 for ( ; ; ) {
	 	ret = poll(&pfd, 1, -1); //调用 poll
	 	if (0 > ret) {
	 		perror("poll error");
	 		exit(-1);
	 	}
	 	else if (0 == ret) {
	 		fprintf(stderr, "poll timeout.\n");
	 		continue;
	 	}
	 /* 校验高优先级数据是否可读 */
	 if(pfd.revents & POLLPRI) {
	 	if (0 > lseek(pfd.fd, 0, SEEK_SET)) {//将读位置移动到头部
	 		perror("lseek error");
	 		exit(-1);
	 	}
	 	if (0 > read(pfd.fd, &val, 1)) {
	 		perror("read error");
			 exit(-1);
	 	}
	 	printf("GPIO 中断触发<value=%c>\n", val);
	 	}
	 }
	 /* 退出程序 */
	 exit(0);
}

执行程序时需要传入一个参数，argv[1]指定要读取电平状态的 GPIO 对应的编号。

3.输入设备应用编程

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