itop-3568 开发板系统编程学习笔记（19）GPIO 应用编程

news2024/11/13 16:44:39

【北京迅为】嵌入式学习之Linux系统编程篇 https://www.bilibili.com/video/BV1zV411e7Cy/ 个人学习笔记

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  • 使用 sysfs 方式操作 GPIO
  • GPIO 应用编程

使用 sysfs 方式操作 GPIO

和上一篇笔记 LED 应用编程一样，GPIO 也可以通过 sysfs 方式来控制。

在串口终端命令行进入 /sys/class/gpio 目录，

在这里插入图片描述

在该目录下可以看到 export、unexport 及几个 gpiochipx 文件（x 为 0，32，64，96，128，分别对应 GPIO0，GPIO1，GPIO2，GPIO3，GPIO4，即每一个 gpiochipx 对应一组 GPIO）

进入 gpiochip32 目录，

在这里插入图片描述

base 就是 gpiochipx 的 x 值，
label 为 gpiochipx 所对应的 GPIO 组，比如 gpiochip32 的 label 为 “gpio1”，
ngpio 为 gpiochipx 所管理的 gpio 数量，该属性为 32（一个 gpio 组管理 32 个 gpio）。

接下来进入正题——如何操作某一个 gpio，

要实现 sysfs 操作 gpio， 需要用上 /sys/class/gpio 下的 export 文件，

export 用来导出指定的 GPIO，只有 GPIO 被导出到 /sys/class/gpio 目录后才可以操作它，export 是一个只写文件，导出方法为 echo num > export（num 为 gpio 编号）

关于 rk3568的 GPIO 编号，到网上找资料发现，RK3568 的 GPIO 编号很好计算，以 GPIO0_B7 为例，其 bank 为 0，group 为 1（A 为 0，以此类推），X 为 7，那么它的 pin 编号为 bank * 32 + group * 8 + X = 15，直白点讲，GPIO 的编号就是它在所有 IO 中所属序号

GPIO0_B7 也是我们需要用到的 IO，对应开发板上的 LED，接下来我们使用 echo 15 > export 导出 GPIO0_B7，不过这里我失败了，报了错误：write error: Device or resource busy（因为 GPIO0_B7 已经被用在 /sys/class/leds 中）

解决办法是将设备树里的 leds 节点注释掉，

在这里插入图片描述

重新编译内核然后烧录到开发板后再次导出 GPIO0_B7，这次没有出现报错了，

在这里插入图片描述

GPIO0_B7 导出成功后，会在 /sys/class/gpio 目录下新增 gpio15 文件夹，进入该文件夹，会看到 active_low，direction，edge 和 value 等属性，

在这里插入图片描述

direction 为 GPIO 的输入输出模式，“in” 为输入模式，“out” 为输出模式；
value 为 gpio 电平状态，默认 1 表示高电平，0 表示低电平；
active_low 用于控制极性，该属性默认为 0，当 active_low 为 1 时，value 极性反向，即 value 为 1 表示引脚为低电平，value 为 0 表示引脚为高电平；
edge 用于控制中断触发方式，只有 GPIO 为输入模式时，中断才可用。可取值包括：

属性值含义
none非中断
rising上升沿触发
falling下降沿触发
both双边沿触发

比如现在要让 GPIO0_B7 对应的 LED 点亮，只需要在 /sys/class/gpio/gpio15 目录下输入：

echo out > direction
echo 1 > value

在这里插入图片描述

测试结构就是 LED 被点亮，开发板效果就不展示了。

GPIO 应用编程

实验代码

参考原教程

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main(int argc, char** argv)
{
	int fd1, fd2, fd3;
	int ret = 0;
	int mode = 0, val = 0, edge = 0;
	char gpio_path[50] = {0};
	char tmp_path[60] = {0};
	char buff[20] = {0};
	
	// 判断输入的参数
	if(argc >= 3 && argc <= 4) 
	{
		// GPIO 编号不符合要求
		if((atoi(argv[1]) < 0 )|| (atoi(argv[1]) > 159))
		{
			ret = 1;
			goto format_err;
		}
		
		// 输出模式
		if(!strcmp(argv[2], "out"))
		{
			mode = 0;  // 输出模式
			
			// 参数有误
			if(argc != 4)
			{
				ret = 2;
				goto format_err;
			}
			
			if((atoi(argv[3]) != 0) && (atoi(argv[3]) != 1))
			{
				ret = 3;
				goto format_err;
			}
		} 
		// 输入模式
		else if(!strcmp(argv[2], "in"))
		{
			// 无中断
			if(argc == 3)
			{
				mode = 1; // 无中断输入模式
			}
			// 有中断
			else if(argc == 4)
			{
				mode = 2; // 有中断触发模式
				
				// 判断中断触发模式
				if(!strcmp(argv[3], "none"))
					edge = 0;
				else if(!strcmp(argv[3], "rising"))
					edge = 1;
				else if(!strcmp(argv[3], "falling"))
					edge = 2;
				else if(!strcmp(argv[3], "both"))
					edge = 3;
				else // 格式有误
				{
					ret = 4;
					goto format_err;
				}
			}
		}	
		else // 模式不符合要求
		{
			ret = 5;
			goto format_err;
		}	
	}
	else // 参数数量不符合要求
	{
		ret = 6;
		goto format_err;
	}

format_err:
	if(ret != 0) // 格式有误
	{
		printf("The right format: ./app <GPIO_NUM> <DIR> [VAL] [EDGE]\n\
		MODE1: ./app <0~159> out <0/1>\n\
		MODE2: ./app <0~159> in\n\
		MODE3: ./app <0~159> in <none/rising/falling/both>\n");	
		
		switch(ret)
		{
			case 1: printf("ERROR: gpio num is invalid.\n");break;
			case 2: printf("ERROR: value not specified.\n");break;
			case 3: printf("ERROR: value is invalid.\n");break;
			case 4: printf("ERROR: edge is invalid.\n");break;
			case 5: printf("ERROR: direction is invalid.\n");break;
		}		
		return 0;
	}
	
	// 合成路径，如 "/sys/class/gpio/gpio15"
	sprintf(gpio_path , "/sys/class/gpio/gpio%s", argv[1]);
	
	// gpio_path 不存在
	if(access(gpio_path, F_OK)) 
	{
		int fd, ret;
		fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY);
		if(fd < 0)
		{
			printf("/sys/class/gpio/export open failed.\n");
			return 0;
		}
		printf("/sys/class/gpio/export open successfully.\n");
		
		ret = write(fd, argv[1], strlen(argv[1]));
		if(ret < 0)
		{
			printf("/sys/class/gpio/export write failed.\n");
			return 0;
		}
		close(fd);
	}
	
	// 打开 /sys/class/gpio/gpiox/direction 
	sprintf(tmp_path, "%s/direction", gpio_path);
	fd1 = open(tmp_path, O_WRONLY);
	if(fd1 < 0)
	{
		printf("%s open failed.\n", tmp_path);
		return 0;
	}
	printf("%s open successfully.\n", tmp_path);
	
	// 打开 /sys/class/gpio/gpiox/value
	sprintf(tmp_path, "%s/value", gpio_path);
	fd2 = open(tmp_path, O_RDWR);
	if(fd2 < 0)
	{
		printf("%s open failed.\n", tmp_path);
		return 0;
	}
	printf("%s open successfully.\n", tmp_path);
	
	// 打开 /sys/class/gpio/gpiox/edge
	sprintf(tmp_path, "%s/edge", gpio_path);
	fd3 = open(tmp_path, O_WRONLY);
	if(fd3 < 0)
	{
		printf("%s open failed.\n", tmp_path);
		return 0;
	}
	printf("%s open successfully.\n", tmp_path);
	
	// 输出模式
	if(mode == 0)
	{
		// 设置输出方向
		ret = write(fd1, argv[2], strlen(argv[2]));
		if(ret < 0)
		{
			printf("%s/direction write failed.\n", gpio_path);
			return 0;
		}
		printf("%s/direction write successfully.\n", gpio_path);
		
		// 设置电平
		ret = write(fd2, argv[3], strlen(argv[3]));
		if(ret < 0)
		{
			printf("%s/value write failed.\n", gpio_path);
			return 0;
		}
		printf("%s/value write successfully.\n", gpio_path);
	}
	
	// 无中断输入模式
	if(mode == 1)
	{
		// 设置输出方向
		ret = write(fd1, argv[2], strlen(argv[2]));
		if(ret < 0)
		{
			printf("%s/direction write failed.\n", gpio_path);
			return 0;
		}
		printf("%s/direction write successfully.\n", gpio_path);
		
		// 获取 IO 电平
		ret = read(fd2, buff, 1);
		if(ret < 0)
		{
			printf("%s/value read failed.\n", gpio_path);
			return 0;
		}
		printf("%s/value is %s.\n", gpio_path, buff);
	}
	
	// 中断触发模式
	if(mode == 2)
	{
		// 设置输出方向
		ret = write(fd1, argv[2], strlen(argv[2]));
		if(ret < 0)
		{
			printf("%s/direction write failed.\n", gpio_path);
			return 0;
		}
		printf("%s/direction write successfully.\n", gpio_path);
		
		// 设置触发模式
		ret = write(fd3, argv[3], strlen(argv[3]));
		if(ret < 0)
		{
			printf("%s/edge write failed.\n", gpio_path);
			return 0;
		}
		printf("%s/edge write successfully.\n", gpio_path);
	}

	// 关闭设备文件
	close(fd1);
	close(fd2);
	close(fd3);
	return 0;
}

实验结果：

在这里插入图片描述

由于时间原因，中断功能没有做测试（代码中只有设置了中断触发的功能，没有做相应测试），原文测试代码在设置中断触发后，使用 poll 的方式轮询监测 GPIO0_B7（POLLPRI 事件），从而验证中断触发功能。

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