Linux內核驅動子系統（一）GPIO的使用

一 概述

Linux內核中gpio是最簡單，最常用的資源(和 interrupt ,dma,timer一樣)驅動程序，應用程序都能夠通過相應的接口使用gpio

gpio使用0～MAX_INT之間的整數標識，不能使用負數,gpio與硬件體系密切相關的,不過linux有一個框架處理gpio，能夠使用統一的接口來操作gpio.在講gpio核心(gpiolib.c)之前先來看看gpio是怎麼使用的

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二 內核中gpio的使用

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

 2 申請某個gpio端口當然在申請之前需要顯示的配置該gpio端口的pinmux

int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)

 3 標記gpio的使用方向包括輸入還是輸出

 /*成功返回零失敗返回負的錯誤值*/ 
int gpio_direction_input(unsigned gpio); 
int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value); 

 4 獲得gpio引腳的值和設置gpio引腳的值(對於輸出)

int gpio_get_value(unsigned gpio);
void gpio_set_value(unsigned gpio, int value); 

 5 gpio當作中斷口使用

int gpio_to_irq(unsigned gpio); 

    返回的值即中斷編號可以傳給request_irq()和free_irq()；
    內核通過調用該函數將gpio端口轉換爲中斷，在用戶空間也有類似方法。



  6 導出gpio端口到用戶空間

int gpio_export(unsigned gpio, bool direction_may_change); 

內核可以對已經被gpio_request()申請的gpio端口的導出進行明確的管理，
參數direction_may_change表示用戶程序是否允許修改gpio的方向，假如可以,則參數direction_may_change爲真

 /* 撤銷GPIO的導出 */ 
void gpio_unexport(); 

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三 用戶空間gpio的調用

用戶空間訪問gpio，即通過sysfs接口訪問gpio，下面是/sys/class/gpio目錄下的三種文件： 

--export/unexport文件
--gpioN指代具體的gpio引腳
--gpio_chipN指代gpio控制器

必須知道以上接口沒有標準device文件和它們的鏈接。 

(1) export/unexport文件接口：

/sys/class/gpio/export，該接口只能寫不能讀

用戶程序通過寫入gpio的編號來向內核申請將某個gpio的控制權導出到用戶空間當然前提是沒有內核代碼申請這個gpio端口

 比如  echo 19 > export 
 上述操作會爲19號gpio創建一個節點gpio19，此時/sys/class/gpio目錄下邊生成一個gpio19的目錄

 /sys/class/gpio/unexport和導出的效果相反。 
 比如 echo 19 > unexport
 上述操作將會移除gpio19這個節點。 

(2) /sys/class/gpio/gpioN

   direction 表示gpio端口的方向，讀取結果是in或out。該文件也可以寫，寫入out 時該gpio設爲輸出同時電平默認爲低。寫入low或high則不僅可以設置爲輸出 還可以設置輸出的電平。 當然如果內核不支持或者內核代碼不願意，將不會存在這個屬性,比如內核調用了gpio_export(N,0)就表示內核不願意修改gpio端口方向屬性

    value表示gpio引腳的電平,0(低電平)1（高電平）,如果gpio被配置爲輸出，這個值是可寫的，記住任何非零的值都將輸出高電平, 如果某個引腳能並且已經被配置爲中斷，則可以調用poll(2)函數監聽該中斷，中斷觸發後poll(2)函數就會返回。

   edge表示中斷的觸發方式，edge文件有如下四個值："none", "rising", "falling"，"both"。

    none表示引腳爲輸入，不是中斷引腳
    rising表示引腳爲中斷輸入，上升沿觸發  
    falling表示引腳爲中斷輸入，下降沿觸發 
    both表示引腳爲中斷輸入，邊沿觸發這個文件節點只有在引腳被配置爲輸入引腳的時候才存在。 當值是none時可以通過如下方法將變爲中斷引腳

    echo "both" > edge;對於是both,falling還是rising依賴具體硬件的中斷的觸發方式。此方法即用戶態gpio轉換爲中斷引腳的方式
                                                                                      (3)/sys/class/gpio/gpiochipN

  gpiochipN表示的就是一個gpio_chip,用來管理和控制一組gpio端口的控制器，該目錄下存在一下屬性文件： 

  base   和N相同，表示控制器管理的最小的端口編號。 
  lable   診斷使用的標誌（並不總是唯一的） 

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四 用戶態使用gpio監聽中斷

首先需要將該gpio配置爲中斷

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

以下是僞代碼：

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");
            /*此時表示已經監聽到中斷觸發了，該幹事了*/
            ...............
    }
}

    記住使用poll()函數，設置事件監聽類型爲POLLPRI和POLLERR在poll()返回後，使用lseek()移動到文件開頭讀取新的值或者關閉它再重新打開讀取新值。必須這樣做否則poll函數會總是返回。