GPIO 子系统

linux将GPIO的控制抽象成了GPIO子系统。 GPIO子系统支持把引脚用于基本的输入输出功能，其中输入功能还支持中断检测。 GPIO子系统同样是通过sysfs文件系统控制。

查看sysfs下的GPIO子系统内容：

ls /sys/class/gpio/export     gpiochip128  gpiochip504  gpiochip96gpiochip0  gpiochip32   gpiochip64   unexport

GPIO子系统操作

1. 导出GPIOx，操作export文件写入到控制的GPIOx，如果GPIO已经被别的驱动使用就会导出失败。导出GPIOx后就会在/sys/class/gpio/目录下出现gpiox的目录，x为GPIO编号。
2. 操作gpiox下的属性文件控制GPIO
3. 向文件unexport文件写入GPIO编号的字符串取消导入GPIO，gpiox目录消失

gpio19下的属性文件：

ls /sys/class/gpio/gpio19/active_low  device  direction  edge  power  subsystem  uevent  value

主要关注的文件：

direction取值：

edge  取值：

active_low取值：控制极性，默认情况下为 0

active_low对于输入模式同样使用。

value取值：

GPIO操作

gpio.h：

/* * @brief :    * @date :  2021-11-xx * @version : v1.0.0 * @copyright(c) 2020 : OptoMedic company Co.,Ltd. All rights reserved * @Change Logs:    * @date         author         notes:   */#ifndef __GPIO_H__#define __GPIO_H__#include"stdint.h"enum {    GPIO_DIR_OUTPUT = 0,     GPIO_DIR_INPUT,};typedefuint8_tgpio_dir_t;enum {    ACTIVE_LOW = 0,    ACTIVE_HIGH = 1,};typedefuint8_tactive_level_t;/* irq */enum {    EDGE_NONE = 0,    EDGE_RISING,    EDGE_FALLING,    EDGE_BOTH,};typedefuint8_tedge_t;  int gpio_export(int gpio);int gpio_unexport(int gpio);int gpio_set_active(int gpio, active_level_t active);int gpio_active_low(int gpio);int gpio_active_high(int gpio);int gpio_set_edge(int gpio, edge_t edge);int gpio_edge_none(int gpio);int gpio_edge_rising(int gpio);int gpio_edge_falling(int gpio);int gpio_edge_both(int gpio);int gpio_set_direction(int gpio, gpio_dir_t dir);int gpio_direction_input(int gpio);int gpio_direction_output(int gpio);void gpio_set_value(int gpio, int value);int gpio_get_value(int gpio);#endif/* __GPIO_H__ */

gpio.c：

#include"gpio.h"#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#include<unistd.h>#include<string.h>/* gpio 编号计算    index = GPIOn_IOx = (n-1)*32 + x    例如蜂鸣器使用的引脚编号为：index = GPIO1_19 = (1-1)*32 +19 = 19。    又例如GPIO4_IO20的编号为：index = GPIO4_IO20 = (4-1)*32+20=116。*/int gpio_export(int gpio){int fd;char gpio_path[100] = {0};/* GPIO目录路径 */sprintf(gpio_path, "/sys/class/gpio/gpio%d", gpio); /* 判断GPIO目录是否存在 */if (access(gpio_path, F_OK) == 0) return0; if (0 > (fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY)))     {         perror("open error"); return-1;    } /* 导出 gpio */char gpio_str[10] = {0};sprintf(gpio_str, "%d", gpio);int len = strlen(gpio_str);if (len != write(fd, gpio_str, len))      {        perror("write error"); return-2;    } return0;}int gpio_unexport(int gpio){int fd;    fd = open("/sys/class/gpio/unexport", O_WRONLY);if(fd < 0)return-1;char gpio_str[10] = {0};sprintf(gpio_str, "%d", gpio);    write(fd, gpio_str, strlen(gpio_str));    close(fd);return0;}static int gpio_cfg_attr(int gpio, char *attr,  char *val){int fd;char path[100] = {0};sprintf(path, "/sys/class/gpio/gpio%d/%s", gpio, attr);if (0 > (fd = open(path, O_WRONLY)))     {         perror("open error"); return-1;    } int len = strlen(val); if (len != write(fd, val, len))     {         perror("write error");         close(fd); return-2;     }     close(fd);  return0; }int gpio_set_direction(int gpio, gpio_dir_t dir){char dirs[10] = {0};if (dir == GPIO_DIR_OUTPUT)    {sprintf(dirs, "%s", "out");    }else    {sprintf(dirs, "%s", "in");    }return gpio_cfg_attr(gpio, "direction", dirs);}int gpio_direction_output(int gpio){return gpio_set_direction(gpio, GPIO_DIR_OUTPUT);}int gpio_direction_input(int gpio){return gpio_set_direction(gpio, GPIO_DIR_INPUT); }int gpio_set_active(int gpio, active_level_t active){char active_str[10] = {0};if (active == ACTIVE_LOW)    {        gpio_cfg_attr(gpio, "active_low", "0");    }else    {        gpio_cfg_attr(gpio, "active_low", "1");    }}int gpio_active_low(int gpio){return gpio_cfg_attr(gpio, "active_low", "0");}int gpio_active_high(int gpio){return gpio_cfg_attr(gpio, "active_low", "1");}int gpio_set_edge(int gpio, edge_t edge){int ret;edge_t edge_index[4] = {EDGE_NONE, EDGE_RISING, EDGE_FALLING, EDGE_BOTH};char str_edge_index[4][10] = {{"none"}, {"rising"}, {"falling"}, {"both"}};for (int i = 0; i < 4; i++)    {if (edge == edge_index[i])        {            ret = gpio_cfg_attr(gpio, "edge", str_edge_index[i]);break;        }    }return ret;}int gpio_edge_none(int gpio){return gpio_set_edge(gpio, EDGE_NONE);}int gpio_edge_rising(int gpio){return gpio_set_edge(gpio, EDGE_RISING);}int gpio_edge_falling(int gpio){return gpio_set_edge(gpio, EDGE_FALLING);}int gpio_edge_both(int gpio){return gpio_set_edge(gpio, EDGE_BOTH);}void gpio_set_value(int gpio, int value){char val[10] = {0};if (value == 0)    {sprintf(val, "%d", 0);    }else    {sprintf(val, "%d", 1);    }    gpio_cfg_attr(gpio, "value", val);}int gpio_get_value(int gpio){char gpio_path[100] = {0};char vals[5] = {0};int fd;sprintf(gpio_path, "/sys/class/gpio/gpio%d/value", gpio);if (0 > (fd = open(gpio_path, O_WRONLY)))     {         perror("open error"); return-1;    } if (0 > read(fd, vals, sizeof(vals)))     {         perror("read error");         close(fd); return-1;    } int value = atoi(vals);return value;}

使用控制GPIO蜂鸣器

GPIO编号的计算：

index = GPIOn_IOx = (n-1)*32 + x例如蜂鸣器使用的引脚编号为：index = GPIO1_19 = (1-1)*32 +19 = 19。又例如GPIO4_IO20的编号为：index = GPIO4_IO20 = (4-1)*32+20=116。

beep.h：

#ifndef __BEEP_H__#define __BEEP_H__intbeep_init(void);intbeep_on(void);intbeep_off(void);intbeep_deinit(void);#endif/* __BEEP_H__ */

beep.c：

#include"gpio.h"#include"beep.h"#define BEEP_GPIO_INDEX     19intbeep_init(void){int ret;    ret = gpio_export(BEEP_GPIO_INDEX);    ret = gpio_direction_output(BEEP_GPIO_INDEX);return ret;}intbeep_on(void){    gpio_set_value(BEEP_GPIO_INDEX, 1);return0;}intbeep_off(void){    gpio_set_value(BEEP_GPIO_INDEX, 0);return0;}intbeep_deinit(void){    gpio_set_value(BEEP_GPIO_INDEX, 0);return gpio_unexport(BEEP_GPIO_INDEX);}

#include"stdio.h"#include<sys/types.h>#include<sys/stat.h>#include<fcntl.h>#include<unistd.h>#include<stdio.h>#include<string.h>#include<sys/ioctl.h>#include<poll.h>#include<stdint.h>#include<sys/select.h>#include"beep.h"voidsleep_ms(unsignedint ms){structtimevaldelay;    delay.tv_sec = 0;    delay.tv_usec = ms * 1000;     select(0, NULL, NULL, NULL, &delay);}intmain(int argc, char **argv){    beep_init();int cnt = 0;while (1)    {        beep_on();        sleep_ms(500);        beep_off();        sleep_ms(500);if (++cnt >= 40)break;    }    beep_deinit();return0;}

中断

对于使用中断可以使用poll多路复用IO监测中断是否触发，poll事件有POLLIN、POLLOUT、POLLERR、POLLPRI 等，其中 POLLIN 和 POLLOUT 表示普通优先级数据可读、可写。中断就是一种高优先级事件，需要使用 POLLPRI ，当中断触发时表示有高优先级数据可被读取。 此外还可以使用信号方式监测GPIO是否触发中断。

代码：https://gitee.com/guangjieMVP/gj_linux_app