Linux内核驱动之GPIO子系统(一)GPIO的使用

2024-05-11 20:04:43

一概述

Linux内核中gpio是最简单，最常用的资源(和 interrupt ,dma,timer一样)驱动程序，应用程序都能够通过相应的接口使用gpio，gpio使用0～MAX_INT之间的整数标识，不能使用负数,gpio与硬件体系密切相关的,不过linux有一个框架处理gpio，能够使用统一的接口来操作gpio.在讲gpio核心(gpiolib.c)之前先来看看gpio是怎么使用的

二内核中gpio的使用

1 测试gpio端口是否合法 int gpio_is_valid(int number);

2 申请某个gpio端口当然在申请之前需要显示的配置该gpio端口的pinmux

int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)

3 标记gpio的使用方向包括输入还是输出

/*成功返回零失败返回负的错误值*/

int gpio_direction_input(unsigned gpio);

int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value);

4 获得gpio引脚的值和设置gpio引脚的值(对于输出)

int gpio_get_value(unsigned gpio);

void gpio_set_value(unsigned gpio, int value);

5 gpio当作中断口使用

int gpio_to_irq(unsigned gpio);

返回的值即中断编号可以传给request_irq()和free_irq()

内核通过调用该函数将gpio端口转换为中断，在用户空间也有类似方法

6 导出gpio端口到用户空间

int gpio_export(unsigned gpio, bool direction_may_change);

内核可以对已经被gpio_request()申请的gpio端口的导出进行明确的管理，

参数direction_may_change表示用户程序是否允许修改gpio的方向，假如可以

则参数direction_may_change为真

/* 撤销GPIO的导出 */

void gpio_unexport();

三用户空间gpio的调用

用户空间访问gpio，即通过sysfs接口访问gpio，下面是/sys/class/gpio目录下的三种文件：

--export/unexport文件

--gpioN指代具体的gpio引脚

--gpio_chipN指代gpio控制器

必须知道以上接口没有标准device文件和它们的链接。

(1) export/unexport文件接口：

/sys/class/gpio/export，该接口只能写不能读

用户程序通过写入gpio的编号来向内核申请将某个gpio的控制权导出到用户空间当然前提是没有内核代码申请这个gpio端口

比如 echo 19 > export

上述操作会为19号gpio创建一个节点gpio19，此时/sys/class/gpio目录下边生成一个gpio19的目录

/sys/class/gpio/unexport和导出的效果相反。

比如 echo 19 > unexport

上述操作将会移除gpio19这个节点。

(2) /sys/class/gpio/gpioN

指代某个具体的gpio端口,里边有如下属性文件

direction 表示gpio端口的方向，读取结果是in或out。该文件也可以写，写入out 时该gpio设为输出同时电平默认为低。写入low或high则不仅可以

设置为输出还可以设置输出的电平。当然如果内核不支持或者内核代码不愿意，将不会存在这个属性,比如内核调用了gpio_export(N,0)就

表示内核不愿意修改gpio端口方向属性

value 表示gpio引脚的电平,0(低电平)1（高电平）,如果gpio被配置为输出，这个值是可写的，记住任何非零的值都将输出高电平, 如果某个引脚

能并且已经被配置为中断，则可以调用poll(2)函数监听该中断，中断触发后poll(2)函数就会返回。

edge 表示中断的触发方式，edge文件有如下四个值："none", "rising", "falling"，"both"。

none表示引脚为输入，不是中断引脚

rising表示引脚为中断输入，上升沿触发

falling表示引脚为中断输入，下降沿触发

both表示引脚为中断输入，边沿触发

这个文件节点只有在引脚被配置为输入引脚的时候才存在。当值是none时可以通过如下方法将变为中断引脚

echo "both" > edge;对于是both,falling还是rising依赖具体硬件的中断的触发方式。此方法即用户态gpio转换为中断引脚的方式

gpioN目录下有active_low节点，表示当前GPIO的有限电平，默认为0，其意义为，当输入/输出value为0时，GPIO为低电平，当输入/输出value为1时，GPIO为高电平。同样的，当active_low为1时，当输入/输出value为0时，GPIO为高电平，当输入/输出value为1时，GPIO为低电平。也就是说，GPIO的真实电平=value^active_low。

$ echo 0 > active_low       #value是0,表示低电平。value是1,表示高电平
$ echo 1 > active_low       #value是1,表示低电平。value是0,表示高电平

(3)/sys/class/gpio/gpiochipN

gpiochipN表示的就是一个gpio_chip,用来管理和控制一组gpio端口的控制器，该目录下存在一下属性文件：

base 和N相同，表示控制器管理的最小的端口编号。

lable 诊断使用的标志（并不总是唯一的）

ngpio 表示控制器管理的gpio端口数量（端口范围是：N ~ N+ngpio-1）

四用户态使用gpio监听中断

首先需要将该gpio配置为中断

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

以下是伪代码

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");

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");

/*此时表示已经监听到中断触发了，该干事了*/

...............

记住使用poll()函数，设置事件监听类型为POLLPRI和POLLERR在poll()返回后，使用lseek()移动到文件开头读取新的值或者关闭它再重新打开读取新值。必须这样做否则poll函数会总是返回。

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