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。
相关问题拓展阅读：
14-Linux gpio模拟spi
首先是spidev，要在/dev/下面产生设备文件，需要spidev的支持
使用的是gpio模拟spi，gpio模拟spi的时序原理是bitbang文件实现的，所以这个也需要打开，如果是在openwrt下动态加载的话就是如下两个配置
如果是直接内核的话是如下两个
跟I2C的arch层一样，主要是devices的添加和board_info的添加，如下
对于platform_add_devices，因为是使用spi_gpio，所以name是”spi_gpio”这样才可以与driver里面的spi_gpio相互匹配probe到。
因为SPI是可以一个总线上面挂多个，然后通过片选脚CS进行硬件切换，所以这变有个num_chipselect需要设置，如果有2个设置就设置2，一个设备就设置1，这边设置好之后，后面board_info也要有对应的个数，而且片选引脚需要不同。
I2C是通过每个设备有自己不同的地址，通过地址来进行软件切换。
对于board_info使用的是spidev，drivers/spi/spidev.c文件，该文件的内容是注册一个spidev驱动。该驱动是一个字符设备驱动。
如果设备与驱动匹配，那么就会执行spidev_probe()的内容。在spidev_probe()函数中会调用device_create()成功后在 /dev 目录下就会生成 spidev 相关的设备节点。
这边有几个参数要注意：
调试过程想看一些细节的debug信息可以打开内核的动态debug信息，这个在以前的print system里面有
printk的等级设置成8.
开始
定位到是 spi_gpio_request 的时候报错
后仿橘者面就将zkernel/3.10.49/arch/mips/mtk/ziroom/zrmt7628.c里面GPIO的信息调整下，
因为SPI的引脚和LED的引脚号一样
，内核不知道哪里会检测到。
修改后打印备薯如下：
之后在/dev/下面就生成了spidev1.0的设备
有了/dev/spidev1.0设备之后，就可以在应用成操作改设备收发数据。
在drivers/spi/spidev.c里面已经封装好了ioctl的对应接口，根据这些伍禅接口就可以测试使用。
在Documentation/spi/spidev_test.c下面有个应用层的实例，打开看下就清除了。
$(cc) spidev_test.c -o spidev_test生成可执行文件spidev_test
然后拷贝到板子上，将MOSI和MISO短接就可以测试回环数据是否正常。
有逻辑分析仪的接上logic看波形就更加直观。
gpio模拟SPI:
在ARM Linux下使用GPIO模拟SPI时序详解:
linux SPI驱动:
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