Linux核心驅動GPIO的使用
一 概述
Linux核心中gpio是最簡單,最常用的資源(和 interrupt ,dma,timer一樣)驅動程式,應用程式都能夠通過相應的介面使用gpio,gpio使用0~MAX_INT之間的整數標識,不能使用負數,gpio與硬體體系密切相關的,不過linux有一個框架處理gpio,能夠使用統一的介面來操作gpio.在講gpio核心(gpiolib.c)之前先來看看gpio是怎麼使用的
二 核心中gpio的使用
1 測試gpio埠是否合法 int gpio_is_valid(int number);
2 申請某個gpio埠當然在申請之前需要顯示的配置該gpio埠的pinmux
int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)
3 標記gpio的使用方向包括輸入還是輸出
/*成功返回零失敗返回負的錯誤值*/
int gpio_direction_input(unsigned gpio);
int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value);
4 獲得gpio引腳的值和設定gpio引腳的值(對於輸出)
int gpio_get_value(unsigned gpio);
void gpio_set_value(unsigned gpio, int value);
5 gpio當作中斷口使用
int gpio_to_irq(unsigned gpio);
返回的值即中斷編號可以傳給request_irq()和free_irq()
核心通過呼叫該函式將gpio埠轉換為中斷,在使用者空間也有類似方法
6 匯出gpio埠到使用者空間
int gpio_export(unsigned gpio, bool direction_may_change);
核心可以對已經被gpio_request()申請的gpio埠的匯出進行明確的管理,
引數direction_may_change表示使用者程式是否允許修改
則引數direction_may_change為真
/* 撤銷GPIO的匯出 */
void gpio_unexport();
三 使用者空間gpio的呼叫
使用者空間訪問gpio,即通過sysfs介面訪問gpio,下面是/sys/class/gpio目錄下的三種檔案:
--export/unexport檔案
--gpioN指代具體的gpio引腳
--gpio_chipN指代gpio控制器
必須知道以上介面沒有標準device檔案和它們的連結。
(1) export/unexport檔案介面:
/sys/class/gpio/export,該介面只能寫不能讀
使用者程式通過寫入gpio的編號來向核心申請將某個gpio的控制權匯出到使用者空間當然前提是沒有核心程式碼申請這個gpio埠
比如 echo 19 > export
上述操作會為19號gpio建立一個節點gpio19,此時/sys/class/gpio目錄下邊生成一個gpio19的目錄
/sys/class/gpio/unexport和匯出的效果相反。
比如 echo 19 > unexport
上述操作將會移除gpio19這個節點。
(2) /sys/class/gpio/gpioN
指代某個具體的gpio埠,裡邊有如下屬性檔案
direction 表示gpio埠的方向,讀取結果是in或out。該檔案也可以寫,寫入out 時該gpio設為輸出同時電平預設為低。寫入low或high則不僅可以
設定為輸出 還可以設定輸出的電平。 當然如果核心不支援或者核心程式碼不願意,將不會存在這個屬性,比如核心呼叫了gpio_export(N,0)就
表示核心不願意修改gpio埠方向屬性
value 表示gpio引腳的電平,0(低電平)1(高電平),如果gpio被配置為輸出,這個值是可寫的,記住任何非零的值都將輸出高電平, 如果某個引腳
能並且已經被配置為中斷,則可以呼叫poll(2)函式監聽該中斷,中斷觸發後poll(2)函式就會返回。
edge 表示中斷的觸發方式,edge檔案有如下四個值:"none", "rising", "falling","both"。
none表示引腳為輸入,不是中斷引腳
rising表示引腳為中斷輸入,上升沿觸發
falling表示引腳為中斷輸入,下降沿觸發
both表示引腳為中斷輸入,邊沿觸發
這個檔案節點只有在引腳被配置為輸入引腳的時候才存在。 當值是none時可以通過如下方法將變為中斷引腳
echo "both" > edge;對於是both,falling還是rising依賴具體硬體的中斷的觸發方式。此方法即使用者態gpio轉換為中斷引腳的方式
active_low 不怎麼明白,也木有用過
(3)/sys/class/gpio/gpiochipN
gpiochipN表示的就是一個gpio_chip,用來管理和控制一組gpio埠的控制器,該目錄下存在一下屬性檔案:
base 和N相同,表示控制器管理的最小的埠編號。
lable 診斷使用的標誌(並不總是唯一的)
ngpio 表示控制器管理的gpio埠數量(埠範圍是:N ~ N+ngpio-1)
四 使用者態使用gpio監聽中斷
首先需要將該gpio配置為中斷
echo "rising" > /sys/class/gpio/gpio12/edge
以下是虛擬碼
int gpio_id;
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");
while(1){
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");
/*此時表示已經監聽到中斷觸發了,該幹事了*/
...............
}
}
記住使用poll()函式,設定事件監聽型別為POLLPRI和POLLERR在poll()返回後,使用lseek()移動到檔案開頭讀取新的值或者關閉它再重新開啟讀取新值。必須這樣做否則poll函式會總是返回。
五 使用者態使用gpio控制LED
example code:
1 #include <stdio.h>
2 #include <unistd.h>
3 #include <sys/stat.h>
4 #include <linux/fs.h>
5 #include <fcntl.h>
6 #include <string.h>
7 #include <termios.h>
8 #include <sys/ioctl.h>
9
10
11 void tdelay(int d)
12 {
13 volatile int j;
14 for(j=0;j<d*1000000;j++);
15 }
16 //int main(int argc,char **argv)
17 int main(void)
18 {
19 int gpio_fd = -1;
20 int ret;
21 // Led D5 connected to GPIO_JTAG_TDI,pin number is 242
22 char gpio[]="242";
23 char dir[]="out";
24 gpio_fd = open("/sys/class/gpio/export",O_WRONLY);
25 if(gpio_fd < 0){
26 printf("open gpio/export failed\n");
27 return -1;
28 }
29 ret = write(gpio_fd,gpio,strlen(gpio));
30 if(ret < 0){
31 printf("write to gpio/export failed\n");
32 return -1;
33 }
34 close(gpio_fd);
35 gpio_fd = open("/sys/class/gpio/gpio242/direction",O_RDWR);
36 if(gpio_fd < 0){
37 printf("open gpio242/direction failed\n");
38 return -1;
39 }
40
41 ret = write(gpio_fd,dir,strlen(dir));
42 if(ret < 0){
43 printf("write to gpio242/direction failed\n");
44 return -1;
45 }
46 close(gpio_fd);
47
48 gpio_fd = open("/sys/class/gpio/gpio242/value",O_RDWR);
49 if(gpio_fd < 0){
50 printf("open gpio242/value failed\n");
51 return -1;
52 }
53
54 int i;
55 char off[]="1";
56 char on[] = "0";
57 for(i=0;i < 10;i++){
58 printf("led off\n");
59 ret = write(gpio_fd,off,strlen(off));
60 if(ret < 0){
61 printf("write to gpio242/value failed\n");
62 return -1;
63 }
64 tdelay(10);
65 printf("led on\n");
66 ret = write(gpio_fd,on,strlen(on));
67 if(ret < 0){
68 printf("write to gpio242/value failed\n");
69 return -1;
70 }
71 tdelay(10);
72 }
73 close(gpio_fd);
74
75 gpio_fd = open("/sys/class/gpio/unexport",O_WRONLY);
76 if(gpio_fd < 0){
77 printf("open gpio/unexport failed\n");
78 return -1;
79 }
80 ret = write(gpio_fd,gpio,strlen(gpio));
81 if(ret < 0){
82 printf("write to gpio/unexport failed\n");
83 return -1;
84 }
85 close(gpio_fd);
86
87 printf("test gpio led ok\n");
88
89 return 0;
90 }
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