【100ASK_STM32MP157(带屏)试用体验】STM32MP157 之GPIO编程

1万 · 2021-2-23 16:07

GPIO编程基础介绍
      GPIO(General-Purpose IO Ports)，即通用IO接口。GPIO的使用较为简单，主要分为输入和输出两种功能。GPIO主要用于实现一些简单设备的控制。在作为输入型GPIO的情况下，我们可以将该IO连接外部按键或者传感器，用于检测外部状态。当作为输出时，我们可以通过输出高低电平来控制外部设备的运转。
      由于GPIO的功能多种多样，我们需要首先将引脚设置为GPIO。设置为GPIO之后，我们需要设置GPIO的方向。当设置为输出时，我们可以控制输出高电平或者低电平。当设置为输入时，我们可以读取GPIO的电平来判断外部输入电平的高低。
GPIO编程软件接口
      GPIO编程有多种实现方式，在这里，我们通过sysfs方式来实现GPIO的控制实现。
      如果要通过sysfs方式控制gpio，首先需要底层内核的支持。为了实现内核对sysfs gpio的支持，我们需要在内核中进行设置。在编译内核的时候，加入  Device Drivers-> GPIO Support ->/sys/class/gpio/… (sysfs inteRFace)。作为GPIO的引脚，不允许在内核中被用作其他用途。
      在系统正常运行之后，我们可以在/sys/class/gpio下看到sysfs控制相关的接口。有三种类型的接口，分别是控制接口，GPIO信号和GPIO控制器三种接口。这部分的具体介绍可参考《kernel\Documentation\gpio\sysfs.txt》。
控制接口
      控制接口用于实现在用户空间对GPIO的控制，主要包括/sys/class/gpio/export和/sys/class/gpio/unexport两个接口。这这两个控制接口都是只写的，/sys/class/gpio/export实现将GPIO控制从内核空间导出到用户空间，/sys/class/gpio/unexport用于实现取消GPIO控制从内核空间到用户空间的导出。
      下面以引脚编号为19的GPIO为例进行说明，在/sys/class/gpio/目录下，我们执行"echo 19 > export"之后，将会产生一个”gpio19”节点来控制引脚编号为19的GPIO。我们执行"echo 19 > unexport"之后，将会删除之前通过export产生的”gpio19”节点。为了使用gpio，我们需要首先使用/sys/class/gpio/export导出gpio引脚编号。完成使用之后，通过/sys/class/gpio/unexport删除掉之前导出的gpio引脚。
GPIO信号
      GPIO信号，即为GPIO本身，其路径为/sys/class/gpio/gpioN/,拥有多个属性。通过对这些属性进行控制，就可以实现对GPIO的控制
“direction”属性，读取的值为”in”或者”out”。通过对该属性写入”in”或者”out”可以设置该GPIO为输入或者输出。如果直接写入”out”，则会使GPIO直接输出低电平。也可以通过写入”low”或者”high”来直接设置输出低电平或者高电平。
”value”属性，用于读取输入电平或者控制输出电平。如果GPIO为输出，则对value写入0为输出低电平，写入非0为输出高电平。如果设置为输入的话，则读到0表示输入为低电平，1为高电平。
”edge”属性，用于设置触发电平，只有在GPIO可以设置为中断输入引脚时才会出现该属性
GPIO控制器
      GPIO控制器，用于表示GPIO 控制实现的初始GPIO，其路径为/sys/class/gpio/gpiochipN/。比如/sys/class/gpio/gpiochip42/ 则表示实现GPIO控制器的初始化编号为42。GPIO控制器的属性为只读属性，包括base、label和ngpio等多个。
”base”属性，和gpiochipN的N代表的含义相同，表示被该组GPIO控制器实现的第一个GPIO.
” ngpio”属性，用于表示该控制器支持多少个GPIO，支持的GPIO编号为从N到N+ngpio-1
” label”属性，用于判断控制器，并不总是唯一的
STM32MP157(开发板GPIO编号的确定
      每个芯片可以有N组GPIO，每组GPIO最多有32个GPIO，即最多有N*32个GPIO。但是在实际设计中，每组的GPIO数量各有不同。在imx6ULL中，实际每组拥有的GPIO数量如下图所示，具体详见《IMX6ULLRM.pdf》手册1347页。

01 #include <stdio.h>
02 #include <stdlib.h>
03 #include <unistd.h>
04 #include <string.h>
05 #include <errno.h>
06 #include <fcntl.h>
07 #include <sys/stat.h>
08 /****************************************************************
09 * 宏定义，定义GPIO编号以及LED和按键各自对应的编号，计算方法为GPION_X对应的编号为 (N-1)*32+X
10 ****************************************************************/
11 #define GPIO4_14 110
12 #define GPIO5_1 129
13 #define GPIO5_3 131
14
15 #define GPIO_KEY1 GPIO4_14
16 #define GPIO_KEY2 GPIO5_1
17 #define GPIO_LED GPIO5_3
18 //定义数组大小
19 #define MAX_BUF 128
20 //定义用于GPIO控制的统一路径
21 #define SYSFS_GPIO_DIR "/sys/class/gpio"
22 /**********************************************************************
23 * 函数名称： sysfs_gpio_export
24 * 功能描述：向/sys/class/gpio/export写入引脚编号，即通知系统需要导出的GPIO引脚编号
25 * 输入参数：@GPIO :要导出的引脚编号
26 * 输出参数：是否成功执行
27 * 返回值： 0 成功执行;其他：执行失败
28 * 修改日期版本号修改人修改内容
29 * -----------------------------------------------
30 * 2020/05/14 V1.0 芯晓创建
31 ***********************************************************************/
32 int sysfs_gpio_export(unsigned int gpio)
33 {
34 int fd, len;
35 char buf[MAX_BUF];
36 // /sys/class/gpio/export
37 fd = open( "/sys/class/gpio/export", O_WRONLY);//打开文件
38 if (fd < 0) {
39 perror("gpio/export");
40 return fd;
41 }
42
43 len = snprintf(buf, sizeof(buf), "%d", gpio);//从数字变换为字符串，即1 变为”1“
44 write(fd, buf, len);//将需要导出的GPIO引脚编号进行写入
45 close(fd);//关闭文件
46
47 return 0;
48 }
49 /**********************************************************************
50 * 函数名称： sysfs_gpio_unexport
51 * 功能描述：向/sys/class/gpio/unexport写入引脚编号，即通知系统需要取消导出的GPIO引脚编号
52 * 输入参数：@gpio :要取消导出的引脚编号
53 * 输出参数：是否成功执行
54 * 返回值： 0 成功执行;其他：执行失败
55 * 修改日期版本号修改人修改内容
56 * -----------------------------------------------
57 * 2020/05/14 V1.0 芯晓创建
58 ***********************************************************************/
59 int sysfs_gpio_unexport(unsigned int gpio)
60 {
61 int fd, len;
62 char buf[MAX_BUF];
63 // /sys/class/gpio/unexport
64 fd = open("/sys/class/gpio/unexport", O_WRONLY);//打开文件
65 if (fd < 0) {
66 perror("gpio/export");
67 return fd;
68 }
69
70 len = snprintf(buf, sizeof(buf), "%d", gpio);//从数字变换为字符串，即1 变为”1“
71 write(fd, buf, len);//将需要取消导出的GPIO引脚编号进行写入
72 close(fd);//关闭文件
73 return 0;
74 }
75 /**********************************************************************
76 * 函数名称： sysfs_gpio_set_dir
77 * 功能描述：向/sys/class/gpio/gpioN/direction写入引脚方向，即设置导出的GPIO引脚的方向
78 * 输入参数：@gpio :要设置方向的引脚编号
79 @out_flag ：要设置的引脚方向。1:表示设置为输出。0:表示设置为输入。
80 * 输出参数：是否成功执行
81 * 返回值： 0 成功执行;其他：执行失败
82 * 修改日期版本号修改人修改内容
83 * -----------------------------------------------
84 * 2020/05/14 V1.0 芯晓创建
85 ***********************************************************************/
86 int sysfs_gpio_set_dir(unsigned int gpio, unsigned int out_flag)
87 {
88 int fd, len;
89 char buf[MAX_BUF];
90 // /sys/class/gpio/gpioN/direction
91 len = snprintf(buf, sizeof(buf), SYSFS_GPIO_DIR "/gpio%d/direction", gpio);
92
93 fd = open(buf, O_WRONLY);//打开文件
94 if (fd < 0) {
95 perror(buf);
96 return fd;
97 }
98
99 if (out_flag)//为1，则写入“out"，即设置为输出
100 write(fd, "out", 4);
101 else//为0，则写入“in"，即设置为输入
102 write(fd, "in", 3);
103
104 close(fd);//关闭文件
105 return 0;
106 }
107 /**********************************************************************
108 * 函数名称： sysfs_gpio_set_value
109 * 功能描述：向/sys/class/gpio/gpioN/value写入输出电平，即设置GPION输出的电平高低
110 （在引脚为输出的时候进行使用）
111 * 输入参数：@gpio :要设置输出电平的引脚编号
112 @value ：要设置的输出电平。1:表示设置输出为高电平。0:表示设置输出为低电平。
113 * 输出参数：是否成功执行
114 * 返回值： 0 成功执行;其他：执行失败
115 * 修改日期版本号修改人修改内容
116 * -----------------------------------------------
117 * 2020/05/14 V1.0 芯晓创建
118 ***********************************************************************/
119 int sysfs_gpio_set_value(unsigned int gpio, unsigned int value)
120 {
121 int fd, len;
122 char buf[MAX_BUF];
123 // /sys/class/gpio/gpioN/value
124 len = snprintf(buf, sizeof(buf), SYSFS_GPIO_DIR "/gpio%d/value", gpio);
125
126 fd = open(buf, O_WRONLY);//打开文件
127 if (fd < 0) {
128 perror(buf);
129 return fd;
130 }
131
132 if (value)//为1，则写入“1"，即设置为输出高电平
133 write(fd, "1", 2);
134 else//为0，则写入“0"，即设置为输出低电平
135 write(fd, "0", 2);
136
137 close(fd);//关闭文件
138 return 0;
139 }
140 /**********************************************************************
141 * 函数名称： sysfs_gpio_get_value
142 * 功能描述：从/sys/class/gpio/gpioN/value读取引脚电平，即读取GPION输入的电平高低
143 （在引脚为输入的时候进行使用）
144 * 输入参数：@gpio :要读取输入电平的引脚编号
145 @value ：读取的电平高低存储的位置
146 * 输出参数：是否成功执行
147 * 返回值： 0 成功执行;其他：执行失败
148 * 修改日期版本号修改人修改内容
149 * -----------------------------------------------
150 * 2020/05/14 V1.0 芯晓创建
151 ***********************************************************************/
152 int sysfs_gpio_get_value(unsigned int gpio, unsigned int *value)
153 {
154 int fd, len;
155 char buf[MAX_BUF];
156 char ch;
157 // /sys/class/gpio/gpioN/value
158 len = snprintf(buf, sizeof(buf), SYSFS_GPIO_DIR "/gpio%d/value", gpio);
159
160 fd = open(buf, O_RDONLY);//打开文件
161 if (fd < 0) {
162 perror("gpio/get-value");
163 return fd;
164 }
165
166 read(fd, &ch, 1);//读取外部输入电平
167
168 if (ch != '0') {//为'1'，则设置为1，即输入为高电平
169 *value = 1;
170 } else {//为'0'，则设置为0，即输入为低电平
171 *value = 0;
172 }
173
174 close(fd);//关闭文件
175 return 0;
176 }
177 /**********************************************************************
178 * 函数名称： main函数
179 * 功能描述：导出相关引脚并进行功能实现
180
181 * 2020/05/14 V1.0 芯晓创建
182 ***********************************************************************/
183 int main(int argc, char **argv) {
184 unsigned int i;
185 unsigned int value1,value2;
186
187 printf("\t********************************************\n");
188 printf("\t******** SYSFS_GPIO_TEST_DEMO**************\n");
189 printf("\t******** version date: 2020/05 **********\n");
190 printf("\t********************************************\n");
191
192 printf("gpio begin to export gpio\r\n");
193 sysfs_gpio_export(GPIO_KEY1);//export gpio key1
194 sysfs_gpio_export(GPIO_KEY2);//export gpio key2
195 sysfs_gpio_export(GPIO_LED);//export gpio led
196 printf("gpio export gpio ok\r\n");
197
198
199 return 0;
200 }

[color=rgb(51, 102, 153) !important]复制代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>
#include <errno.h>
#include <fcntl.h>
#include <sys/stat.h>
/****************************************************************
* 宏定义，定义GPIO编号以及LED和按键各自对应的编号，计算方法为GPION_X对应的编号为 (N-1)*32+X
****************************************************************/
#define GPIO4_14 110
#define GPIO5_1 129
#define GPIO5_3 131
#define GPIO_KEY1 GPIO4_14
#define GPIO_KEY2 GPIO5_1
#define GPIO_LED GPIO5_3
//定义数组大小
#define MAX_BUF 128
//定义用于GPIO控制的统一路径
#define SYSFS_GPIO_DIR "/sys/class/gpio"
/**********************************************************************
* 函数名称： sysfs_gpio_export
* 功能描述：向/sys/class/gpio/export写入引脚编号，即通知系统需要导出的GPIO引脚编号
* 输入参数：@gpio :要导出的引脚编号
* 输出参数：是否成功执行
* 返回值： 0 成功执行;其他：执行失败
* 修改日期版本号修改人修改内容
* -----------------------------------------------
* 2020/05/14 V1.0 芯晓创建
***********************************************************************/
int sysfs_gpio_export(unsigned int gpio)
{
int fd, len;
char buf[MAX_BUF];
// /sys/class/gpio/export
fd = open( "/sys/class/gpio/export", O_WRONLY);//打开文件
if (fd < 0) {
perror("gpio/export");
return fd;
}
len = snprintf(buf, sizeof(buf), "%d", gpio);//从数字变换为字符串，即1 变为”1“
write(fd, buf, len);//将需要导出的GPIO引脚编号进行写入
close(fd);//关闭文件
return 0;
}
/**********************************************************************
* 函数名称： sysfs_gpio_unexport
* 功能描述：向/sys/class/gpio/unexport写入引脚编号，即通知系统需要取消导出的GPIO引脚编号
* 输入参数：@gpio :要取消导出的引脚编号
* 输出参数：是否成功执行
* 返回值： 0 成功执行;其他：执行失败
* 修改日期版本号修改人修改内容
* -----------------------------------------------
* 2020/05/14 V1.0 芯晓创建
***********************************************************************/
int sysfs_gpio_unexport(unsigned int gpio)
{
int fd, len;
char buf[MAX_BUF];
// /sys/class/gpio/unexport
fd = open("/sys/class/gpio/unexport", O_WRONLY);//打开文件
if (fd < 0) {
perror("gpio/export");
return fd;
}
len = snprintf(buf, sizeof(buf), "%d", gpio);//从数字变换为字符串，即1 变为”1“
write(fd, buf, len);//将需要取消导出的GPIO引脚编号进行写入
close(fd);//关闭文件
return 0;
}
/**********************************************************************
* 函数名称： sysfs_gpio_set_dir
* 功能描述：向/sys/class/gpio/gpioN/direction写入引脚方向，即设置导出的GPIO引脚的方向
* 输入参数：@gpio :要设置方向的引脚编号
@out_flag ：要设置的引脚方向。1:表示设置为输出。0:表示设置为输入。
* 输出参数：是否成功执行
* 返回值： 0 成功执行;其他：执行失败
* 修改日期版本号修改人修改内容
* -----------------------------------------------
* 2020/05/14 V1.0 芯晓创建
***********************************************************************/
int sysfs_gpio_set_dir(unsigned int gpio, unsigned int out_flag)
{
int fd, len;
char buf[MAX_BUF];
// /sys/class/gpio/gpioN/direction
len = snprintf(buf, sizeof(buf), SYSFS_GPIO_DIR "/gpio%d/direction", gpio);
fd = open(buf, O_WRONLY);//打开文件
if (fd < 0) {
perror(buf);
return fd;
}
if (out_flag)//为1，则写入“out"，即设置为输出
write(fd, "out", 4);
else//为0，则写入“in"，即设置为输入
write(fd, "in", 3);
close(fd);//关闭文件
return 0;
}
/**********************************************************************
* 函数名称： sysfs_gpio_set_value
* 功能描述：向/sys/class/gpio/gpioN/value写入输出电平，即设置GPION输出的电平高低
（在引脚为输出的时候进行使用）
* 输入参数：@gpio :要设置输出电平的引脚编号
@value ：要设置的输出电平。1:表示设置输出为高电平。0:表示设置输出为低电平。
* 输出参数：是否成功执行
* 返回值： 0 成功执行;其他：执行失败
* 修改日期版本号修改人修改内容
* -----------------------------------------------
* 2020/05/14 V1.0 芯晓创建
***********************************************************************/
int sysfs_gpio_set_value(unsigned int gpio, unsigned int value)
{
int fd, len;
char buf[MAX_BUF];
// /sys/class/gpio/gpioN/value
len = snprintf(buf, sizeof(buf), SYSFS_GPIO_DIR "/gpio%d/value", gpio);
fd = open(buf, O_WRONLY);//打开文件
if (fd < 0) {
perror(buf);
return fd;
}
if (value)//为1，则写入“1"，即设置为输出高电平
write(fd, "1", 2);
else//为0，则写入“0"，即设置为输出低电平
write(fd, "0", 2);
close(fd);//关闭文件
return 0;
}
/**********************************************************************
* 函数名称： sysfs_gpio_get_value
* 功能描述：从/sys/class/gpio/gpioN/value读取引脚电平，即读取GPION输入的电平高低
（在引脚为输入的时候进行使用）
* 输入参数：@gpio :要读取输入电平的引脚编号
@value ：读取的电平高低存储的位置
* 输出参数：是否成功执行
* 返回值： 0 成功执行;其他：执行失败
* 修改日期版本号修改人修改内容
* -----------------------------------------------
* 2020/05/14 V1.0 芯晓创建
***********************************************************************/
int sysfs_gpio_get_value(unsigned int gpio, unsigned int *value)
{
int fd, len;
char buf[MAX_BUF];
char ch;
// /sys/class/gpio/gpioN/value
len = snprintf(buf, sizeof(buf), SYSFS_GPIO_DIR "/gpio%d/value", gpio);
fd = open(buf, O_RDONLY);//打开文件
if (fd < 0) {
perror("gpio/get-value");
return fd;
}
read(fd, &ch, 1);//读取外部输入电平
if (ch != '0') {//为'1'，则设置为1，即输入为高电平
*value = 1;
} else {//为'0'，则设置为0，即输入为低电平
*value = 0;
}
close(fd);//关闭文件
return 0;
}
/**********************************************************************
* 函数名称： main函数
* 功能描述：导出相关引脚并进行功能实现
* 2020/05/14 V1.0 芯晓创建
***********************************************************************/
int main(int argc, char **argv) {
unsigned int i;
unsigned int value1,value2;
printf("\t********************************************\n");
printf("\t******** SYSFS_GPIO_TEST_DEMO**************\n");
printf("\t******** version date: 2020/05 **********\n");
printf("\t********************************************\n");
printf("gpio begin to export gpio\r\n");
sysfs_gpio_export(GPIO_KEY1);//export gpio key1
sysfs_gpio_export(GPIO_KEY2);//export gpio key2
sysfs_gpio_export(GPIO_LED);//export gpio led
printf("gpio export gpio ok\r\n");
return 0;
}

[color=rgb(51, 102, 153) !important]复制代码

只看该作者 · 2021-3-4 23:41