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Linux下用文件IO的方式操作GPIO(/sys/class/gpio)

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 osc_z1hvg4cu
发布于 2018/04/24 13:37
字数 1415
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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。


首先,看看系统中有没有“/sys/class/gpio”这个文件夹。如果没有请在编译内核的时候加入 Device Drivers-> GPIO Support ->/sys/class/gpio/… (sysfs interface)。

/sys/class/gpio 的使用说明:
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步骤
◇ 首先计算此引脚编号,引脚编号 = 控制引脚的寄存器基数 + 控制引脚寄存器位数
◇ 向/sys/class/gpio/export写入此编号,比如12号引脚,在shell中可以通过以下命令实现,命令成功后生成/sys/class/gpio/gpio12目录,如果没有出现相应的目录,说明此引脚不可导出
◇ 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
◇ value文件是端口的数值,为1或0

几个例子:
1. 导出
/sys/class/gpio# echo 44 > export
2. 设置方向
/sys/class/gpio/gpio44# echo out > direction
3. 查看方向
/sys/class/gpio/gpio44# cat direction
4. 设置输出
/sys/class/gpio/gpio44# echo 1 > value
5. 查看输出值
/sys/class/gpio/gpio44# cat value
6. 取消导出
/sys/class/gpio# echo 44 > unexport

文件读写例程:
#include stdlib.h 
#include stdio.h 
#include string.h
#include unistd.h
#include fcntl.h //define O_WRONLY and O_RDONLY 

//芯片复位引脚: P1_16
#define SYSFS_GPIO_EXPORT "/sys/class/gpio/export" 
#define SYSFS_GPIO_RST_PIN_VAL "48" 
#define SYSFS_GPIO_RST_DIR "/sys/class/gpio/gpio48/direction"
#define SYSFS_GPIO_RST_DIR_VAL "OUT" 
#define SYSFS_GPIO_RST_VAL "/sys/class/gpio/gpio48/value"
#define SYSFS_GPIO_RST_VAL_H "1"
#define SYSFS_GPIO_RST_VAL_L "0"

int main() 

int fd; 

//打开端口/sys/class/gpio# echo 48 > export
fd = open(SYSFS_GPIO_EXPORT, O_WRONLY);
if(fd == -1)
{
printf("ERR: Radio hard reset pin open error.\n");
return EXIT_FAILURE;
}
write(fd, SYSFS_GPIO_RST_PIN_VAL ,sizeof(SYSFS_GPIO_RST_PIN_VAL)); 
close(fd); 

//设置端口方向/sys/class/gpio/gpio48# echo out > direction
fd = open(SYSFS_GPIO_RST_DIR, O_WRONLY);
if(fd == -1)
{
printf("ERR: Radio hard reset pin direction open error.\n");
return EXIT_FAILURE;
}
write(fd, SYSFS_GPIO_RST_DIR_VAL, sizeof(SYSFS_GPIO_RST_DIR_VAL)); 
close(fd); 

//输出复位信号: 拉高>100ns
fd = open(SYSFS_GPIO_RST_VAL, O_RDWR);
if(fd == -1)
{
printf("ERR: Radio hard reset pin value open error.\n");
return EXIT_FAILURE;

while(1)
{
write(fd, SYSFS_GPIO_RST_VAL_H, sizeof(SYSFS_GPIO_RST_VAL_H));
usleep(1000000);
write(fd, SYSFS_GPIO_RST_VAL_L, sizeof(SYSFS_GPIO_RST_VAL_L));
usleep(1000000);
}
close(fd);

printf("INFO: Radio hard reset pin value open error.\n");
return 0;


另外参考网上一个网友的程序,这里做了验证,并实现中断检测函数。如下:
#include stdlib.h 
#include stdio.h 
#include string.h
#include unistd.h
#include fcntl.h 
#include poll.h

#define MSG(args...) printf(args)

//函数声明
static int gpio_export(int pin);
static int gpio_unexport(int pin);
static int gpio_direction(int pin, int dir);
static int gpio_write(int pin, int value);
static int gpio_read(int pin);


static int gpio_export(int pin) 

char buffer[64]; 
int len; 
int fd; 

fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY); 
if (fd < 0) { 
MSG("Failed to open export for writing!\n"); 
return(-1); 


len = snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%d", pin); 
if (write(fd, buffer, len) < 0) { 
MSG("Failed to export gpio!"); 
return -1; 


close(fd); 
return 0; 
}

static int gpio_unexport(int pin) 

char buffer[64]; 
int len; 
int fd; 

fd = open("/sys/class/gpio/unexport", O_WRONLY); 
if (fd < 0) { 
MSG("Failed to open unexport for writing!\n"); 
return -1; 


len = snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%d", pin); 
if (write(fd, buffer, len) < 0) { 
MSG("Failed to unexport gpio!"); 
return -1; 


close(fd); 
return 0; 
}

//dir: 0-->IN, 1-->OUT
static int gpio_direction(int pin, int dir) 

static const char dir_str[] = "in\0out"; 
char path[64]; 
int fd; 

snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/direction", pin); 
fd = open(path, O_WRONLY); 
if (fd < 0) { 
MSG("Failed to open gpio direction for writing!\n"); 
return -1; 


if (write(fd, &dir_str[dir == 0 ? 0 : 3], dir == 0 ? 2 : 3) < 0) { 
MSG("Failed to set direction!\n"); 
return -1; 


close(fd); 
return 0; 
}

//value: 0-->LOW, 1-->HIGH
static int gpio_write(int pin, int value) 

static const char values_str[] = "01"; 
char path[64]; 
int fd; 

snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/value", pin); 
fd = open(path, O_WRONLY); 
if (fd < 0) { 
MSG("Failed to open gpio value for writing!\n"); 
return -1; 


if (write(fd, &values_str[value == 0 ? 0 : 1], 1) < 0) { 
MSG("Failed to write value!\n"); 
return -1; 


close(fd); 
return 0; 
}

static int gpio_read(int pin) 

char path[64]; 
char value_str[3]; 
int fd; 

snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/value", pin); 
fd = open(path, O_RDONLY); 
if (fd < 0) { 
MSG("Failed to open gpio value for reading!\n"); 
return -1; 


if (read(fd, value_str, 3) < 0) { 
MSG("Failed to read value!\n"); 
return -1; 


close(fd); 
return (atoi(value_str));
}

// 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
// 0-->none, 1-->rising, 2-->falling, 3-->both
static int gpio_edge(int pin, int edge)
{
const char dir_str[] = "none\0rising\0falling\0both"; 
char ptr;
char path[64]; 
int fd; 
switch(edge){
case 0:
ptr = 0;
break;
case 1:
ptr = 5;
break;
case 2:
ptr = 12;
break;
case 3:
ptr = 20;
break;
default:
ptr = 0;


snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/edge", pin); 
fd = open(path, O_WRONLY); 
if (fd < 0) { 
MSG("Failed to open gpio edge for writing!\n"); 
return -1; 


if (write(fd, &dir_str[ptr], strlen(&dir_str[ptr])) < 0) { 
MSG("Failed to set edge!\n"); 
return -1; 


close(fd); 
return 0; 
}

//GPIO1_17
int main() 

int gpio_fd, ret;
struct pollfd fds[1];
char buff[10];
unsigned char cnt = 0;
//LED引脚初始化
gpio_export(115);
gpio_direction(115, 1);
gpio_write(115, 0);
//按键引脚初始化
gpio_export(49);
gpio_direction(49, 0);
gpio_edge(49,1);
gpio_fd = open("/sys/class/gpio/gpio49/value",O_RDONLY);
if(gpio_fd < 0){
MSG("Failed to open value!\n"); 
return -1; 
}
fds[0].fd = gpio_fd;
fds[0].events = POLLPRI;
ret = read(gpio_fd,buff,10);
if( ret == -1 )
MSG("read\n");
while(1){
ret = poll(fds,1,0);
if( ret == -1 )
MSG("poll\n");
if( fds[0].revents & POLLPRI){
ret = lseek(gpio_fd,0,SEEK_SET);
if( ret == -1 )
MSG("lseek\n");
ret = read(gpio_fd,buff,10);
if( ret == -1 )
MSG("read\n");
gpio_write(115, cnt++%2);
}
usleep(100000);
}
return 0;
}

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