GPIO编程实践

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Created At : 2023-10-21 10:00

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功能描述
实践要点
附录

功能描述

操控开发板GPIO，实现GPIO输入、输出、中断

实践要点

基础知识

GPIO属于较简单的设备，由led编程实践可知，GPIO的操作，通常使用sysfs方式。
GPIO存放的目录：/sys/class/gpio
gpiochipX
- 当前SoC所包含的GPIO控制器，不同芯片的GPIO控制器不同，可以去芯片的datasheet查询。I.MX6U有5个GPIO控制器，GPIO1-GPIO5，分为对应gpiochip0-gpiochip128。每一个gpiochipX文件夹用来管理一组GPIO。
- base：该控制器所管理的这组GPIO中引脚最小的编号。
- label：GPOIO对应的标签（名字）。
- ngpio：该控制器所管理的GPIO引脚的数量（引脚编号范围：base ~ base + ngpio - 1）。
/sys/class/gpio目录下：
- export：用于将指定编号的gpio导出。
```
echo 0 > export
```
  上述命令表示导出gpio0。
  
  注意：并不是所有gpio引脚都可以成功导出。如果已经被内核占用了，则无法导出，会报Device or resource busy的错误信息。
- unexport：取消导出指定编号的gpio。
```
echo 0 > unexport
```
- gpiox：导出的对应的gpio引脚对应的文件夹，用于管理、控制该GPIO引脚。
gpioX
- direction：配置gpio引脚的输入或输出模式。
```
echo "in" > direction
echo "out" > direction
```
- value：输出模式下，写入0/1改变gpio的状态；输入模式下，读取gpio的值。
- active_low：用于gpio的极性控制，默认为0（gpio电平1代表高，0代表低，否则gpio电平1代表低，0代表高）。
- edge：控制中断的触发模式。
```
非中断引脚：echo "none" > edge
上升沿触发：echo "rising" > edge
下降沿触发：echo "falling" > edge
边沿触发：echo "both" > edge
```

输入/输出

这没什么好说的，导出对应的gpio后，通过sysfs方式打开对应文件，通过读写来管理或控制gpio状态即可。

中断

当引脚被配置为中断后，可以使用poll()函数监听引脚的电平状态变化（poll函数可以监视一个或多个文件描述符上的I/O状态变化）。函数poll用法可查阅《Unix环境高级编程（第3版）》第408页。

核心代码解析

struct pollfd pfd;

pfd.fd = open(gpioValuePath, O_RDONLY);
if(pfd.fd == -1) {
    perror("open error");
    exit(-1);
}
pfd.events = POLLPRI;						//POLLPRI 可以不阻塞地读高优先级数据，中断是一种高优先级事件
ret = read(pfd.fd, &val, 1);				//先读取一次清除状态
if(ret < 0) {
    perror("read error");
    close(fd);
    exit(-1);
}   
/*
poll函数：
int poll(struct pollfd fdarray[], nfds_t nfds, int timeout);
timeout == -1 : 永远等待。当所指定的描述符中的一个已经准备好，或捕捉到一个信号时返回。 
（0：不等待 >0：等待timeout ms）
*/
for(;;) {
    ret = poll(&pfd, 1, -1);
    if(ret < 0) {
        perror("poll error");
        exit(-1);
    }
    else if(ret == 0) {
        printf("poll timeout.\n");
        continue;
    }

    if(pfd.events & POLLPRI) {   			//判断中断是否触发
        //这里面可以实现自己的中断触发后执行的逻辑代码。
        if(lseek(pfd.fd, 0, SEEK_SET) < 0) {//回到文件开头
            perror("lseekk error");
            exit(-1);
        }
        if(read(pfd.fd, &val, 1) < 0) {		//读gpio value值
            perror("read error");
            exit(-1);
        }

        printf("GPIO中断触发,value=%c\n", val);
    }
}

附录

代码地址：https://gitee.com/sigmapoet/zdyz-application/tree/master/02-gpio

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