Linux内核驱动学习（七）应用层直接操作GPIO

文章目录

• 简介
• 原理图
• 节点
• 设置为输出
• 设置为输入
• 映射关系
• debugfs
• pwm demo

简介

前面通过libgpio的方式介绍了内核空间对GPIO进行操作的接口，其做了较好的封装，同时Linux系统的sysfs机制已经在系统路径下/sys/class/gpio注册了相应的节点，通过读写该节点下的文件就能轻松的完成GPIO输入输出配置以及引脚状态的获取。

原理图

我使用的Rockchip的px30，引脚是GPIO3_D0，具体硬件肯定会不同，注意参考soc的datasheet和硬件原理图，先定位正确需要操作的GPIO，千里之行始于足下。

节点

在/sys/class/gpio路径下有export和unexport这两个文件；GPIO3_D0在这里是120，具体硬件和数字的对应关系后面会继续讲到；

echo 120 > /sys/class/gpio/export

执行以上这条指令后，会在/sys/class/gpio/下生成gpio120节点，简单看一下该路径下都有哪些文件；

$ /sys/class/gpio/gpio120
$ active_low device direction edge power subsystem uevent value

设置为输出

$ cd /sys/class/gpio/gpio120
$ echo 0 > active_low
$ echo out > direction
$ echo 1 > value	#输出高
$ echo 0 > value	#输出低

另一种情况，设置active_low为1，就会出现另一种情况；

$ cd /sys/class/gpio/gpio120
$ echo 1 > active_low
$ echo out > direction
$ echo 1 > value	#输出低
$ echo 0 > value	#输出高

由此看出，active_low的作用已经很明显了，后面没有特别指出的情况下，active_low的值默认为0；一表胜过千言万语，简单整理一个表格，如下所示；

active_low	value	实际GPIO输出
0	1	high
0	0	low
1	1	low
1	0	high

设置为输入

$ cd /sys/class/gpio/gpio120
$ echo int > direction
$ cat value 	#读取GPIO的电平状态

映射关系

Rockchip px30平台的GPIO总共分为GPIO0~GPIO3四组，每一组最多有32个GPIO，依次分为A，B，C，D四个小组，每组最多8个，对于硬件上实际没有达到8个的情况下，计算偏移的时候，也按照8来计算。RK平台可以参考dt-bindings/pinctrl/rockchip.h。其他平台的话，如果有源代码可以参考以下厂商给出的具体定义，并结合SOC的原理图和硬件原理图，来计算。

具体计算如下表所示；依次类推；

引脚	计算
GPIO3_D0	3*32 + 3*8 + 0 = 120
GPIO3_D1	3*32 + 3*8 + 1 = 121
GPIO2_A1	2*32 + 0*8 + 1 = 65

debugfs

debugfs 是 Linux系统下为了方便驱动开发人员对驱动调试的文件系统。

$ cat /sys/kernel/debug/gpio

可以通过debugfs查看gpio-120硬件上的实际输出和软件上是否相符合；

pwm demo

强迫症的我简单写了一个模拟pwm的shell，虽然比较鸡肋，因为是占空比，频率都是不可调的，单纯是为了看一下控制的效果，前提是已经执行echo 120 > export这条指令并且成功生成相应的节点，代码简单如下；

 #!/bin/bash
 GPIO=120
 i=0
 value=0
 while [ 1 -eq 1 ]
 do
     i=$(($i + 1))
     if [ $(( $i % 2 )) -eq 0 ]
     then
         value=0
     else
         value=1
     fi
     echo "current i is $i"
     echo "current value is $value"
     echo $value > /sys/class/gpio/gpio$GPIO/value
     usleep 1000
 done

用示波器测量GPIO3_D0引脚的波形，和预期的一样；