Linux系统USB转串口芯片 GPIO使用教程

news2024/7/6 17:59:42

一、简介

WCH的多款USB转单路/多路异步串口芯片，除串口接口以外，还提供独立的GPIO接口，各GPIO引脚支持独立的输出输入，GPIO功能的使用需要与计算机端厂商驱动程序和应用软件配合使用。各芯片的默认GPIO引脚状态有所区别，可查阅芯片技术手册或参考此方案链接附表。

型号	CH344Q	CH344L	CH347T	CH348L	CH348Q	CH9101U/H
USB	480M高速	全速	480M高速	480M高速	480M高速	全速
GPIO数量	16	12	8	48	12	6
封装	LQFP48	LQFP48	TSSOP20	LQFP100	LQFP48	SSOP28/ QFN32
IO电压	3.3V	3.3V	3.3V	3.3V/2.5V/1.8V	3.3V	5V/3.3V/ 2.5V/1.8V

型号	CH9101R/Y	CH9102F	CH9102X	CH9103M	CH9104L	CH9326G
USB	全速	全速	全速	全速	全速	全速
GPIO数量	4	5	6	12	24	4
封装	QSOP16/QFN16	QFN24	QFN28	QFN40	LQFP48	SOP16
IO电压	5V/3.3V/ 2.5V/1.8V	5V/3.3V/ 2.5V/1.8V	3.3V	5V/3.3V/ 2.5V/1.8V	3.3V	5V/3.3V

二、GPIO软件资源和支持型号

1、CH343SER Linux软件包

GitHub - WCHSoftGroup/ch343ser_linux: USB driver for USB to serial chip ch342, ch343, ch344, ch9101, ch9102, ch9103, etcUSB driver for USB to serial chip ch342, ch343, ch344, ch9101, ch9102, ch9103, etc - GitHub - WCHSoftGroup/ch343ser_linux: USB driver for USB to serial chip ch342, ch343, ch344, ch9101, ch9102, ch9103, etchttps://github.com/WCHSoftGroup/ch343ser_linux支持以下芯片型号的GPIO功能：

CH344Q/L、CH9101U/H/R/Y、CH9102F/X、CH9103M、CH9104L。

2、CH9344SER Linux软件包

GitHub - WCHSoftGroup/ch9344ser_linuxContribute to WCHSoftGroup/ch9344ser_linux development by creating an account on GitHub.https://github.com/WCHSoftGroup/ch9344ser_linux支持以下芯片型号的GPIO功能：

CH348L/Q、CH9344L

3、CH9326 Linux软件包

支持以下芯片型号的GPIO功能：

CH9326G

三、CH343SER Linux软件包使用说明

ch343ser_linux软件包包含如下3个部分：

driver：驱动软件

lib：应用库

demo：演示程序

1、编译安装驱动软件，可参考以下博客：

CH342/CH343/CH344/CH347/CH9101/CH9102/CH9103/CH9104 Linux串口驱动使用教程_PC技术小能手的博客-CSDN博客CH343 Linux串口驱动 ch343ser_linux 支持USB转串口芯片 ch342/ch343/ch344/ch347/ch9101/ch9102/ch9103/ch9104等，同时该驱动配合ch343_lib库还提供了芯片GPIO接口的读写功能，内部EEPROM的信息配置和读取功能等。CH344Q：16CH344L：12CH9102F：5CH9102X：6可以使用git clone下载该驱动，也可以点击网页下载压缩包文件。https://blog.csdn.net/WCH_TechGroup/article/details/132173723 该驱动软件会自动为GPIO硬件资源创建专用的字符设备节点：/dev/ch343_iodev*，这样应用软件可独立访问该节点以使用GPIO资源，而不占用串口tty设备节点。

2、编译gpio应用软件，可直接编译lib源文件和demo测试文件直接生成目标可执行文件，也可以将lib文件编译成动态库然后demo程序使用时链接此动态库。

1、拷贝lib目录下文件至demo文件夹内
    cp lib/ch343_lib* demo/

2、cd进入demo文件夹，然后编译应用程序
    cd demo
    gcc ch343_demo_gpio.c ch343_lib.c -o iotest

3、GPIO程序运行演示

程序默认操作USB设备的字符设备节点：/dev/ch343_iodev0，需要操作其他节点或设备可直接修改。演示程序打开设备后自动获取芯片型号和GPIO数量。

选项“g”：获取当前芯片的GPIO使能状态、方向设置、引脚电平状态
选项“o”：GPIO输出功能演示，按编号依次操作GPIO输出200ms的低电平，模拟跑马灯
选项“i”：获取当前芯片的GPIO引脚电平状态

4、编程接口说明

/**
 * libch343_open - open ch343 device
 * @devname: the device name to open
 *
 * In this demo device is opened blocked, you could modify it at will.
 */
extern int libch343_open(const char *devname);

/**
 * libch343_close - close ch343 device
 * @fd: the device handle
 *
 * The function return 0 if success, others if fail.
 */
extern int libch343_close(int fd);

/**
 * libch343_gpioinfo - get gpio status
 * @fd: file descriptor of ch343 device
 * @enablebits: pointer to gpio function enable bits, bits0-31 on gpio0-31, 1 on enable
 * @gpiodirbits: pointer to gpio direction bits, bits0-31 on gpio0-31, 1 on ouput, 0 on input
 * @gpioval: pointer to gpio input value, bits0-31 on gpio0-31, 1 on high, 0 on low
 *
 * The function return 0 if success, others if fail.
 */
extern int libch343_gpioinfo(int fd, uint32_t *enablebits, uint32_t *gpiodirbits, uint32_t *gpioval);

/**
 * libch343_gpioenable - gpio enable
 * @fd: file descriptor of ch343 device
 * @enablebits: gpio function enable bits, 1 on enable
 * @gpiodirbits: gpio direction bits, 1 on ouput, 0 on input
 *
 * The function return 0 if success, others if fail.
 */
extern int libch343_gpioenable(int fd, uint32_t enablebits, uint32_t gpiodirbits);

/**
 * libch343_gpioset - gpio output
 * @fd: file descriptor of ch343 device
 * @gpiobits: gpio valid bits, bits0-31 on gpio0-31, 1 on care, 0 on not
 * @gpiolevelbits: gpio output bits, bits0-31 on gpio0-31, 1 on high, 0 on low
 *
 * The function return 0 if success, others if fail.
 */
extern int libch343_gpioset(int fd, uint32_t gpiobits, uint32_t gpiolevelbits);

/**
 * libch343_gpioget - get gpio input
 * @fd: file descriptor of ch343 device
 * @gpioval: pointer to gpio input value, bits0-31 on gpio0-31, 1 on high, 0 on low
 *
 * The function return 0 if success, others if fail.
 */
extern int libch343_gpioget(int fd, uint32_t *gpioval);

/**
 * libch343_get_chiptype - get chip model
 * @fd: file descriptor of ch343 device
 * @type: pointer to chip model
 *
 * The function return 0 if success, others if fail.
 */
extern int libch343_get_chiptype(int fd, CHIPTYPE *type);

/**
 * libch343_get_gpio_count - get gpio amounts of specific chip model
 * @chiptype: chip model
 *
 * The function return value larger then 0 if success, -1 if fail.
 */
extern int libch343_get_gpio_count(CHIPTYPE chiptype);

API接口函数说明

libch343_open：打开GPIO字符设备

libch343_close：关闭GPIO字符设备

libch343_gpioinfo：获取设备的GPIO状态信息

包括GPIO使能状态、GPIO方向位设定、GPIO电平状态

libch343_gpioenable：GPIO使能以及方向设置

libch343_gpioset：设置GPIO电平，输出高/低电平

参数gpiobits的BIT0~31对应GPIO0~GPIO31，1表示设置该GPIO，0表示不设置该GPIO；

参数gpiolevelbits的BIT0~31对应GPIO0~GPIO31，1表示控制该GPIO输出高电平，0表示控制该GPIO输出低电平；

libch343_gpioget：获取GPIO电平状态

参数gpioval的BIT0~31对应GPIO0~GPIO31，1表示该GPIO为高电平，0表示该GPIO为低电平；

API操作流程

四、默认GPIO引脚状态表

CH344Q	编号	0	1	2	3	4	5	6	7
	方向	I	O	I	O	I	O	I	O
	电平	H	H	H	H	H	H	H	H
	编号	8	9	10	11	12	13	14	15
	方向	O	O	O	O	I	I	I	I
	电平	H/L	H/L	H/L	H/L	H	H	H	H

CH344L	编号	0	1	2	3	4	5	6	7
	方向	I	O	I	O	I	O	I	O
	电平	H	H	H	H	H	H	H	H
	编号	8	9	10	11
	方向	O	O	O	O
	电平	H/L	H/L	H/L	H/L

CH347T	编号	0	1	2	3	4	5	6	7
	方向	I	O	I	I	I	O	I	O
	电平	H	H	H	H	H	H/L	H	H

CH348L	编号	0	1	2	3	4	5	6	7
	方向	I	O	I	O	I	O	I	O
	电平	H	H	H	H	H	H	H	H
	编号	8	9	10	11	12	13	14	15
	方向	O	O	O	O	I	O	I	O
	电平	H	H/L	H	H/L	H	H	H	H
	编号	16	17	18	19	20	21	22	23
	方向	I	O	I	O	O	O	O	O
	电平	H	H	H	H	H	H	H	H
	编号	24	25	26	27	28	29	30	31
	方向	I	I	I	I	I	I	I	I
	电平	H	H	H	H	H	H	H	H
	编号	32	33	34	35	36	37	38	39
	方向	I	I	I	I	I	I	I	I
	电平	H	H	H	H	H	H	H	H
	编号	40	41	42	43	44	45	46	47
	方向	I	I	I	I	I	I	I	I
	电平	H	H	H	H	H	H	H	H

CH348Q	编号	0	1	2	3	4	5	6	7
	方向	I	O	I	O	I	O	I	O
	电平	H	H	H	H	H	H	H	H
	编号	8	9	10	11
	方向	O	O	O	O
	电平	H/L	H/L	H/L	H/L

CH9101U/H	编号	0	1	2	3	4	6
	方向	O	O	O	O	O	I
	电平	H	H	L	H/L	H/L	H

CH9101R/Y	编号	0	1	2	3
	方向	O	O	O	I
	电平	H	H	L	H

CH9102F	编号	0	1	2	3	4
	方向	O	O	O	I	I
	电平	H	H	L	H	H

CH9102X	编号	0	1	2	3	5	6
	方向	O	O	O	I	I	I
	电平	H	H	L	H	H	H

CH9103M	编号	0	1	2	3	4	5	6	7
	方向	I	I	I	I	I	O	I	O
	电平	H	H	H	H	H	H	H	H
	编号	8	9	10	11
	方向	O	O	O	O
	电平	H	H	L	L

CH9104L	编号	00	01	02	03	04	05
	方向	I	I	I	O	I	O
	电平	H	H	H	H	H	H/L
	编号	10	11	12	13	14	15
	方向	I	I	I	O	I	O
	电平	H	H	H	H	H	H/L
	编号	20	21	22	23	24	25
	方向	I	I	I	O	I	O
	电平	H	H	H	H	H	H/L
	编号	30	31	32	33	34	35
	方向	I	I	I	O	I	O
	电平	H	H	H	H	H	H/L