Linux内核gpio

Posted 2023-04-08

参考技术A

本文基于 RockPI 4A 单板 Linux 4.4 内核介绍 RK3399 Linux GPIO 功能。

GPIO(General Purpose Input/Output Port) ：通用输入输出端口。

除作为一般的输入/输出功能外，还可以配置为中断和模拟 PWM、I2C 等接口功能。

RK3399 GPIO 属性如下：

1、一共有5组 GPIO(GPIO0~4) ，每组 GPIO 为一个 Bank ，共32个引脚。每个 Bank 包括4个 Group (GPIOA(0~7) ~ D(0~7)) 。不是所有 Bank 都有 GPIOA~D 的编号， RK3399 共122个 GPIO 引脚。

2、所有 GPIO 都可被配置为 CA55或CA53 的中断功能，且 GPIO0 和 GPIO1 可用于系统低功耗唤醒模式。

3、在上电复位后，所有 GPIO 默认输入状态。

4、软件可配置 GPIO 驱动强度。

RK3399 引脚在系统中显示如下：

RK3399 GPIO 引脚号计算方式：

例：

以 ROCKPI 4A 单板 WIFI 模块电源（ GPIO0_B2 ）为例，介绍 DTS 中 GPIO 配置。

在系统启动后，可以查看 GPIO ，命令如下：

注：

如果debugfs没有挂载，使用下面命令挂载

Linux 内核 GPIO 主要实现文件：

GPIO 子系统有两套 API ：

1、基于描述符（descriptor-based）

前缀为： gpiod_ 。

参考： Documentation/gpio/consumer.txt

2、老版本接口（legacy）

前缀为： gpio_ 。

参考： Documentation/gpio/gpio-legacy.txt

3、常用API

GPIO 还有很多接口，就不一一列举了。

RK3399 GPIO 控制器驱动实现文件： drivers/pinctrl/pinctrl-rockchip.c ，涉及主要函数：

所有 GPIO 子系统的 API 最终都会调到 SOC 的 GPIO 控制器驱动函数。

ROCKPi 4A 单板有个40个引脚的扩展口，引用 radxa 图片，见下图。

1、进入测试目录

2、导出GPIO

在使用 GPIO2_A7 前，需要导出该引脚。方法：配置 export 后，会出现 gpio71 节点。

测试时，注意不要使用在程序中已经申请过或配置为其它功能的 GPIO 引脚。

3、配置GPIO方向

设置 GPIO2_A7 的输入/输出方向。

in ：表示输入。

out ：表示输出。

active_low ：用于中断配置中高电平或低电平有效。

edge ：用于中断配置中上升沿或下降沿有效。

4、配置GPIO输出值

在 GPIO 为输入时，通过 value 查询 GPIO 的输入电平（高或低电平）。

在 GPIO 为输出时，通过 value 配置 GPIO 的输出电平（高或低电平）。

5、查看GPIO

查看已经导出的 GPIO71 。

6、取消导出

使用完 GPIO2_A7 后，需要进行释放。方法：配置 unexport 后， gpio71 节点会消失。

Linux内核驱动之GPIO子系统GPIO的使用

转自：http://blog.csdn.net/mirkerson/article/details/8464290

 

一 概述

  Linux内核中gpio是最简单，最常用的资源(和 interrupt ,dma,timer一样)驱动程序，应用程序都能够通过相应的接口使用gpio，gpio使用0～MAX_INT之间的整数标识，不能使用负数,gpio与硬件体系密切相关的,不过linux有一个框架处理gpio，能够使用统一的接口来操作gpio.在讲gpio核心(gpiolib.c)之前先来看看gpio是怎么使用的

二 内核中gpio的使用

     1 测试gpio端口是否合法 int gpio_is_valid(int number); 

     

     2 申请某个gpio端口当然在申请之前需要显示的配置该gpio端口的pinmux

        int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)

     

     3 标记gpio的使用方向包括输入还是输出

       /*成功返回零失败返回负的错误值*/ 

       int gpio_direction_input(unsigned gpio); 

       int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value); 

     

     4 获得gpio引脚的值和设置gpio引脚的值(对于输出)

        int gpio_get_value(unsigned gpio);

        void gpio_set_value(unsigned gpio, int value); 

     

     5 gpio当作中断口使用

        int gpio_to_irq(unsigned gpio); 

        返回的值即中断编号可以传给request_irq()和free_irq()

        内核通过调用该函数将gpio端口转换为中断，在用户空间也有类似方法

  

     6 导出gpio端口到用户空间

        int gpio_export(unsigned gpio, bool direction_may_change); 

        内核可以对已经被gpio_request()申请的gpio端口的导出进行明确的管理，

        参数direction_may_change表示用户程序是否允许修改gpio的方向，假如可以

        则参数direction_may_change为真

        /* 撤销GPIO的导出 */ 

        void gpio_unexport(); 

 

三 用户空间gpio的调用 

          用户空间访问gpio，即通过sysfs接口访问gpio，下面是/sys/class/gpio目录下的三种文件： 

            --export/unexport文件

            --gpioN指代具体的gpio引脚

            --gpio_chipN指代gpio控制器

            必须知道以上接口没有标准device文件和它们的链接。 

 (1) export/unexport文件接口：

               /sys/class/gpio/export，该接口只能写不能读

               用户程序通过写入gpio的编号来向内核申请将某个gpio的控制权导出到用户空间当然前提是没有内核代码申请这个gpio端口

               比如  echo 19 > export 

               上述操作会为19号gpio创建一个节点gpio19，此时/sys/class/gpio目录下边生成一个gpio19的目录

               /sys/class/gpio/unexport和导出的效果相反。 

               比如 echo 19 > unexport

               上述操作将会移除gpio19这个节点。 

 (2) /sys/class/gpio/gpioN

       指代某个具体的gpio端口,里边有如下属性文件

      direction 表示gpio端口的方向，读取结果是in或out。该文件也可以写，写入out 时该gpio设为输出同时电平默认为低。写入low或high则不仅可以

                      设置为输出 还可以设置输出的电平。 当然如果内核不支持或者内核代码不愿意，将不会存在这个属性,比如内核调用了gpio_export(N,0)就

                       表示内核不愿意修改gpio端口方向属性 

      

      value      表示gpio引脚的电平,0(低电平)1（高电平）,如果gpio被配置为输出，这个值是可写的，记住任何非零的值都将输出高电平, 如果某个引脚

                      能并且已经被配置为中断，则可以调用poll(2)函数监听该中断，中断触发后poll(2)函数就会返回。

                                   

      edge      表示中断的触发方式，edge文件有如下四个值："none", "rising", "falling"，"both"。

           none表示引脚为输入，不是中断引脚

           rising表示引脚为中断输入，上升沿触发

           falling表示引脚为中断输入，下降沿触发

           both表示引脚为中断输入，边沿触发

                      这个文件节点只有在引脚被配置为输入引脚的时候才存在。 当值是none时可以通过如下方法将变为中断引脚

                      echo "both" > edge;对于是both,falling还是rising依赖具体硬件的中断的触发方式。此方法即用户态gpio转换为中断引脚的方式

                

      active_low 不怎么明白，也木有用过                                                                

 (3)/sys/class/gpio/gpiochipN

      gpiochipN表示的就是一个gpio_chip,用来管理和控制一组gpio端口的控制器，该目录下存在一下属性文件： 

      

      base   和N相同，表示控制器管理的最小的端口编号。 

      lable   诊断使用的标志（并不总是唯一的） 

      ngpio  表示控制器管理的gpio端口数量（端口范围是：N ~ N+ngpio-1） 

四 用户态使用gpio监听中断      

首先需要将该gpio配置为中断

echo  "rising" > /sys/class/gpio/gpio12/edge       

以下是伪代码

int gpio_id;

struct pollfd fds[1];

 

gpio_fd = open("/sys/class/gpio/gpio12/value",O_RDONLY);

if( gpio_fd == -1 )

   err_print("gpio open");

fds[0].fd = gpio_fd;

fds[0].events  = POLLPRI;

ret = read(gpio_fd,buff,10);

if( ret == -1 )

    err_print("read");

while(1){

     ret = poll(fds,1,-1);

     if( ret == -1 )

         err_print("poll");

       if( fds[0].revents & POLLPRI){

           ret = lseek(gpio_fd,0,SEEK_SET);

           if( ret == -1 )

               err_print("lseek");

           ret = read(gpio_fd,buff,10);

           if( ret == -1 )

               err_print("read");

            /*此时表示已经监听到中断触发了，该干事了*/

            ...............

    }

}

记住使用poll()函数，设置事件监听类型为POLLPRI和POLLERR在poll()返回后，使用lseek()移动到文件开头读取新的值或者关闭它再重新打开读取新值。必须这样做否则poll函数会总是返回。