Linux控制GPIO技巧详解 (linux下控制gpio)
在嵌入式系统开发中，GPIO（General-purpose input/output）端口是一个重要的概念。它允许将一个数字输入或输出信号连接到嵌入式系统外部的设备，如LED灯、开关、传感器、马达等各种设备上。因此，掌握GPIO编程技巧是至关重要的，它可以帮助嵌入式开发者在各种不同的应用场景中，轻松地实现不同的IO端口控制。
而在Linux系统中，GPIO端口的管理和控制存在许多不同的方法，这篇文章将深入探讨其中的细节，帮助读者更好地掌握Linux控制GPIO技巧。
GPIO系统文件
在Linux系统中，GPIO控制是通过引脚的读写操作来实现的。这些引脚通常被称为“GPIO口”。而要对GPIO口进行读写操作，我们需要使用Linux系统的GPIO系统文件。在Linux内核中，这些文件通常存储在/sys/class/gpio目录下。
例如，如果我们需要扫描GPIO 1口的状态，我们可以使用以下命令：
echo 1 > /sys/class/gpio/export
echo in > /sys/class/gpio/gpio1/direction
cat /sys/class/gpio/gpio1/value
上述命令的意思是，首先将GPIO 1口引脚信息写入exports文件，之后设置GPIO 1口为输入模式，最后读取GPIO 1口的状态。如果口的状态是高电平，这个命令将返回1；如果状态是低电平，则返回0。
内核模块
另一种控制GPIO端口的方法是使用Linux内核模块。内核模块是一段代码，可以嵌入到Linux内核中，以扩展或更改Linux系统内核的功能。使用内核模块，我们可以编写C代码来访问GPIO口，将其设置为输入或输出模式，并读取或写入其状态。
以下是一个简单的内核模块示例，它可以检测GPIO端口状态的变化并在日志中记录这些变化：
“`
#include
#include
#include
#include
static unsigned int gpioLED = 4; // 用于操作的GPIO口
static int __init gpio_init(void) {
int result = 0;
printk(KERN_INFO “GPIO test: Initializing the GPIO LED\n”); // 写入内核日志
if (!gpio_is_valid(gpioLED)) {
printk(KERN_INFO “GPIO test: invalid LED GPIO\n”); // 写入内核日志
return -ENODEV;
}
gpio_request(gpioLED, “sysfs”);
gpio_direction_output(gpioLED, 1); // 设置GPIO口为输出模式,初始高电平状态
printk(KERN_INFO “GPIO test: GPIO LED is initialized\n”); // 写入内核日志
return result;
}
static int __exit gpio_exit(void) {
gpio_set_value(gpioLED, 0); // 关闭GPIO口
gpio_free(gpioLED);
printk(KERN_INFO “Goodbye!\n”); // 写入内核日志
}
module_init(gpio_init);
module_exit(gpio_exit);
“`
这个示例将GPIO 4口设置为输出模式，并将其初始状态设置为高电平。在这个简单的内核模块示例中，我们使用了内核核心GPIO API以及其他的内核API。但是，在实际开发中，由于内核的巨大复杂性，我们通常需要使用GPIO库来简化GPIO调用，例如libgpiod、gpio_sysfs、bcm2835等第三方贡献库。
库函数
GPIO库是一种快速、简便的方式来控制GPIO端口。这些库通过封装底层GPIO调用，提供了一组更具可用性的API，使用更为高效和便捷。下面是一个使用libgpiod库控制GPIO的例子：
“`
#include
#include
int mn(void)
{
int ret = -1; // 初始化返回值
gpiochip_gpiospec_t spec; // 创建一个gpiochip_gpiospec_t结构体
spec.line_offset = 0; // GPIO口的偏移地址
spec.flags = GPIOD_LINE_REQUEST_INPUT; // 请求GPIO口的输入模式
gpio_line_request(“gpiochip0”, &spec, false); // 请求GPIO口并检查返回值
while (ret
ret = gpio_line_get_value_fd(spec.fd); // 读取GPIO口的状态
printf(“%d\n”, ret);
}
gpio_line_release(spec.fd); // 释放GPIO口
return 0;
}
“`
在这个例子中，我们使用了Linux底层GPIO调用库libgpiod。它提供了一组使用方便的API函数，可以轻松控制GPIO端口。在这个例子中，我们可以读取来自连接设备的GPIO口，在屏幕上输出状态。
