来稿选登:Linux gpiod方式操作gpio
- 2026-02-04 23:14:11
Linux gpiod(GPIO Character Device Interface)的支持是在Linux内核4.8版本中正式引入的，当前M300的SDK已经适配了Linux5.10以及Linux6.6版本，所以之后的两个版本都是支持gpiod。
这一更新标志着GPIO的用户空间操作接口从旧的sysfs方式，向更便捷，更安全的字符设备方式转变；实测gpiod方式操作gpio的效率介于devmem用户态映射和sysfs之间，如果指望使用gpiod实现某些高速功能，可能是不太现实的，但是gpiod所提供的工具命令，在我们调试gpio过程中，能够直观展示gpio的使用状况和很便捷的操作方式，避免了sysfs的繁杂操作。
为了适应排版，本文对原始文章进行了版面重排。
查看设备目录/dev/下是否有gpiochip字符设备：
系统是否支持gpiod
系统下使用gpiod需要有相关库和执行命令的支持，可以在系统下执行gpio并使用tab补全，查看是否支持，如下：
并执行gpioinfo命令，查看libgpiod是否支持。
如果通过以上测试，并不能正常使用gpiod。就需要进行对应的内核以及文件系统的配置。
在SDK根目录下运行make buildroot-menuconfig，在Target packages → Libraries → Hardware handling中：
勾选libgpiod和install tools，选择完成后，编译烧录开发板。
gpiod的使用方式
gpiod的使用方式，主要包含两种。一种是使用gpiod相关tools，在系统下进行调试验证等工作；还有就是基于libgpiod编程，使用libgpiod提供的相关C接口，可用于在用户程序中进行低速的gpio操作，也可以基于它开发I2C、SPI、MDIO等低速接口。
如果使用python开发，也可以安装python3-libgpiod，同样可以实现基于python的命令和程序开发。
gpiod tools的使用
gpiod tools一共支持以下几种：
gpiodetect gpiofind gpioget gpioinfo gpiomon gpioset由于接触的使用场景有限，仅做个人经验分享。
gpiodetect简介
此工具的功能是列出所有的gpio芯片，无论是SOC内部的gpio还是通过其它方式拓展的gpio；例如在M300上执行此命令，可以看到一共支持5组gpio。
而在ubuntu桌面主机上，安装gpiod的支持并插入cp2112这类USB转gpio、i2c等芯片，执行可以看到：
root@cduguobin-VMware-Virtual-Platform:/# gpiodetectgpiochip0 [cp2112_gpio] (8 lines)
它对外挂的gpio芯片也能完美支持。
gpioinfo简介
查看指定芯片的所有引脚，可以直接执行，也可以带参数执行。
直接执行会将所有的gpio芯片信息dump出来，参数为gpiodetect中探测到的gpio芯片索引如下：
将该芯片下所有的gpio信息全部展示出来，包含输入输出状态，有无驱动注册，也能在此体现出来。
gpioset简介
用于设置gpio的值，根据帮助说明，此工具有很多功能的支持，但是更多受限于gpio芯片的设计以及驱动的支持。我们常用的功能还是一些基础的拉高拉低等操作。
例如需要设置一个gpio输出高：
也可以设置同一组gpio芯片的多个gpio：
还有一些高级操作，具体使用还需看帮助手册：
gpioset --mode=time --sec=1 1 0=1 #设置为高电平，并持续1秒gpioset 1 0=1 #立即设置为低
gpioget简介
见名知意，即为获取gpio线的状态：
gpiomon简介
这个功能没用过，介绍说的是可以监控gpio的事件，如边沿事件等，在测试场景用的较少。需要用的时候在研究。
C语言编程接口
gpiolib提供的相关接口都在gpiod.h头文件中定义，使用时需要#include <gpiod.h>包含这个头文件。并在编译时-lgpiod库文件。以下是AI写的一个简单例程，gpiod.h中包含的功能很多，这里只能抛砖引玉，使用的时候再仔细研究。
#include<gpiod.h>#include<stdio.h>#include<unistd.h>intmain(void){const char *chipname = "gpiochip0";struct gpiod_chip *chip;struct gpiod_line *line;int ret, val;// 打开GPIO芯片chip = gpiod_chip_open_by_name(chipname);if (!chip) {perror("Open chip failed");return 1;}// 获取GPIO线（引脚17）line = gpiod_chip_get_line(chip, 17);if (!line) {perror("Get line failed");gpiod_chip_close(chip);return 1;}// 配置为输入模式ret = gpiod_line_request_input(line, "example");if (ret < 0) {perror("Request line as input failed");gpiod_line_release(line);gpiod_chip_close(chip);return 1;}// 读取引脚值val = gpiod_line_get_value(line);printf("GPIO 17 value: %d\n", val);// 配置为输出模式ret = gpiod_line_request_output(line, "example", 0);if (ret < 0) {perror("Request line as output failed");gpiod_line_release(line);gpiod_chip_close(chip);return 1;}// 设置引脚值gpiod_line_set_value(line, 1);sleep(1);gpiod_line_set_value(line, 0);// 监控事件struct gpiod_line_request_config config = {.consumer = "example",.request_type = GPIOD_LINE_REQUEST_EVENT_BOTH_EDGES,};ret = gpiod_line_request(line, &config, 0);if (ret < 0) {perror("Request event failed");} else {struct gpiod_line_event event;ret = gpiod_line_event_wait(line, NULL);if (ret > 0) {ret = gpiod_line_event_read(line, &event);printf("Event type: %d\n", event.event_type);}}// 清理资源gpiod_line_release(line);gpiod_chip_close(chip);return 0;}
总结
和传统的sysfs接口相比，gpiod的方式明显更直观和更高效。解决了sysfs接口的目录层级太多，且都需要以字符串的方式进行操作。而且提供了libgpiod的库，让用户实现一些基础的gpio功能，也不用再去研究数据手册中的gpio寄存器，可以更安全的操作gpio。
尾声
作者原始链接：https://ima.qq.com/note/share/_AwZNLSM8gqfLZoXbl5lNA?channel=4
