D1-H哪吒开发板GPIO使用

基于开发板的 Tina_Linux 操作系统 , 可以通过 sysfs 方式控制 GPIO (/sys/class/gpio)。基本原理如下。

查看系统中有没有/sys/class/gpio这个文件夹,如果没有就在编译内核的时候勾选 Device Drivers-> GPIO Support ->/sys/class/gpio/... (sysfsinterface)。

通过 sysfs 方式控制 GPIO,先访问/sys/class/gpio 目录,向 export 文件写入GPIO 编号,使得该 GPIO 的操作接口从内核空间暴露到用户空间,GPIO 的操作接口包括 direction 和 value 等,direction 控制 GPIO 方向,而 value 可控制 GPIO 输出或获得 GPIO 输入。文件 IO 方式操作 GPIO,使用到了 4 个函数 open、close、read、write。

gpio_operation 通过/sys/文件接口操作 IO 端口 GPIO 到文件系统的映射:

控制 GPIO 的目录位于/sys/class/gpio。
/sys/class/gpio/export 文件用于通知系统需要导出控制的 GPIO 引脚编号。
/sys/class/gpio/unexport用于通知系统取消导出。
/sys/class/gpio/gpiochipX 目录保存系统中 GPIO 寄存器的信息,包括每个寄存器控制引脚的起始编号 base,寄存器名称,引脚总数导出一个引脚的操作。
/sys/class/gpio/gpioX/direction 文件,定义输入输入方向,可以通过下面命令定义为输出。direction 接受的参数:in, out, high, low。high/low同时设置方向为输出,并将 value 设置为相应的 1/0
/sys/class/gpio/gpioX/value 文件是端口的数值,为 1 或 0

在Tina-Linux系统中操作

导出： echo 65 > export
取消导出：echo 65 > unexport
设置方向：echo out > direction
查看方向：cat direction
设置输出：/echo 1 > value
查看输出值：cat value

使用时需要计算 GPIO 的编号,比如需要采用 PC1,那么 C 组是第三组那么可以利用公式 \(num = (n-1) * 32 + m\) 其中 num 是 GPIO 的编号,n 是第几组 gpio,m 是当前的 gpio 的序号。经过计算 PC1 的 GPIO 编号为 65。

所以当执行echo 65 > /sys/class/gpio/export会在/sys/class/gpio/文件夹中生成 gpio65 这个目录,里面有些文件可以设置 GPIO 的值。

在 C 程序中使用
在/sys/class/gpio/生成 gpio 相关的文件夹，使用gpio_export()
设置 gpio 输入输出方向，使用gpio_set_dir()
读写 gpio 的值，使用gpio_set_value()或gpio_get_value()

#define SYSFS_GPIO_DIR "/sys/class/gpio"
#define MAX_BUF 64
// 导出
int gpio_export(unsigned int gpio)
{
    int fd, len;
    char buf[MAX_BUF];

    fd = open(SYSFS_GPIO_DIR "/export", O_WRONLY);
    if (fd < 0)
    {
        perror("gpio/export");
        return fd;
    }

    len = snprintf(buf, sizeof(buf), "%d", gpio);
    write(fd, buf, len);
    close(fd);

    return 0;
}
// 取消导出
int gpio_unexport(unsigned int gpio)
{
    int fd, len;
    char buf[MAX_BUF];

    fd = open(SYSFS_GPIO_DIR "/unexport", O_WRONLY);
    if (fd < 0)
    {
        perror("gpio/export");
        return fd;
    }

    len = snprintf(buf, sizeof(buf), "%d", gpio);
    write(fd, buf, len);
    close(fd);
    return 0;
}
// 设置方向
int gpio_set_dir(unsigned int gpio, unsigned int out_flag)
{
    int fd, len;
    char buf[MAX_BUF];

    len = snprintf(buf, sizeof(buf), SYSFS_GPIO_DIR "/gpio%d/direction", gpio);

    fd = open(buf, O_WRONLY);
    if (fd < 0)
    {
        perror("gpio/direction");
        return fd;
    }
    if (out_flag)
        write(fd, "out", 3);
    else
        write(fd, "in", 2);
    close(fd);
    return 0;
}
// 设置输出值
int gpio_set_value(unsigned int gpio, unsigned int value)
{
    int fd, len;
    char buf[MAX_BUF];

    len = snprintf(buf, sizeof(buf), SYSFS_GPIO_DIR "/gpio%d/value", gpio);

    fd = open(buf, O_WRONLY);
    if (fd < 0)
    {
        perror("gpio/set-value");
        return fd;
    }

    if (value)
        write(fd, "1", 1);
    else
        write(fd, "0", 1);

    close(fd);
    return 0;
}
// 读取输入值
int gpio_get_value(unsigned int gpio, unsigned int *value)
{
    int fd, len;
    char buf[MAX_BUF];
    char ch;

    len = snprintf(buf, sizeof(buf), SYSFS_GPIO_DIR "/gpio%d/value", gpio);

    fd = open(buf, O_RDONLY);
    if (fd < 0)
    {
        perror("gpio/get-value");
        printf("%s\n", buf);
        return fd;
    }
    read(fd, &ch, 1);
    if (ch != '0')
        *value = 1;
    else
        *value = 0;
    close(fd);
    return 0;
}