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