GPIO使用

1 GPIO配置方法

打开iconfigtool,选择x2000_darwin_factory_defconfig 文件

点击Open打开

进入libhardware2, 选择gpio并勾选gpio shell命令, 为接下来操作gpio做准备

进入模块化驱动,选择x2000驱动列表,勾选gpio辅助驱动,将gpio驱动编译进工程

点击 File->Save 保存配置以后，进行编译和烧录。

编译命令如下：

build$ make x2000_darwin_factory_defconfig
build$ make

烧录可以参考， 烧录方法

2 GPIO shell 调试

2.1 shell命令

cmd_gpio set_func <GPIO> <FUNC>
功能：设定指定IO功能
参数：GPIO //IO⼝的名字
     FUNC //IO的功能
example：cmd_gpio set_func PB28 func0

cmd_gpio get_func <GPIO>
功能：获取指定IO功能状态
参数：GPIO //IO的名字
example：cmd_gpio get_func PB28

cmd_gpio get_value <GPIO>
功能：获取IO电平
参数：GPIO //IO的名字
example：
cmd_gpio get _value PB28

2.2 具体例子

运用shell命令2000_darwin板子关灯

由原理图可知,灯光控制引脚为pc09,默认拉高,人为拉低实现关灯,具体案例如下:

cmd_gpio get_func pc09                //获取pc09的功能与状态
输出结果:
        output1 pull_up               //此时状态为上拉,输出高电平

cmd_gpio get_value pc09               //获取pc09电平值
输出结果:
         1                            //证明此刻pc09为高电平,板子上led灯为亮

cmd_gpio set_func pc09 output0        //将pc09功能设置为输出低电平,观察板子,led灯灭
输出结果:
        无任何输出

cmd_gpio get_func pc09                //再次获取pc09的功能与状态,与之前设置比较
输出结果:
        output0 pull_up               //此时输出低电平

3 GPIO应用接口分析

3.1 API详细介绍

使用gpio接口需要包含头文件: #include <libhardware2/gpio.h>

int gpio_open(void)
功能：获取gpio设备操作句柄
参数：   
        无
返回值：
        成功：gpio设备句柄
        失败：负数

int gpio_close(int fd)
功能：关闭gpio设备句柄
参数：
        fd              //gpio设备句柄,由gpio_open()函数获得
返回值：
        成功：0
        失败：负数

int gpio_set_func(int fd, const char *gpio, char *funcs[], unsigned int func_count)
功能：设置gpio功能
参数：
        fd              //gpio设备句柄,由gpio_open()函数获得
        gpio            //描述对应的gpio引脚，如"PB08"
        funcs           //描述对应的gpio引进功能
        func_count      //funcs 数组的长度，即一次设置的功能个数
返回值：  
        成功：0
        失败：负数

int gpio_get_func(int fd, const char *gpio, char *buf, int buf_size)
功能：获得gpio当前的功能
参数：
        fb              //gpio设备句柄,由gpio_open()函数获得
        gpio            //描述对应的gpio引脚，如"PB08"
        buf             //缓冲区，用于获取gpio的功能（一个buf存放所有功能）
        buf_size        //给定的buf的大小
返回值：
        成功：0
        失败：负数

int gpio_get_func2(int fd, const char *gpio, char *buf[], int buf_count, int buf_size)
功能：获得gpio当前的功能，此函数数与 gpio_set_func 相对应
参数：
        fd              //gpio设备句柄,由gpio_open()函数获得
        gpio            //描述对应的gpio引脚，如"PB08"
        buf             //buf 数组,每个成员作为一个buf获取gpio的一个功能（与gpio_get_func的区别）
        buf_count       //数组中成员的个数，即buf的个数
        buf_size        //buf 数组中每个buf的大小,每个buf大小都一样大
返回值：
        成功：获取到的个数
        失败：负数

int gpio_get_value(int fd, const char *gpio)
功能：获得gpio输入的值
参数：
        fd              //gpio设备句柄,由gpio_open()函数获得
        gpio            //描述对应的gpio引脚，如"PB08"
返回值：
        成功：0或1
        失败：负数

int gpio_get_help(int fd, char *buf, unsigned int buf_size)
功能：获得gpio的帮助信息
参数：
        fd              //gpio设备句柄,由gpio_open()函数获得
        buf             //用于获取gpio的帮助信息
        buf_size        //给定的buf的大小
返回值：
        成功：0或1
        失败：负数

3.2 具体例子

运用接口实现x2000_darwin板子关灯

由原理图可知,灯光控制引脚为pc09,默认拉高,人为拉低实现关灯,具体案例如下:

int main(int argc, char *argv[])
{
    int fd, ret;
    char *func[] = {"output0", "pull_up"};                  //要设置的功能名
    char *gpio = "pc09";                                    //要设置的引脚名
    char buf[256];

    fd = gpio_open();                                       //打开gpio
    if (fd < 0) {
        fprintf(stderr, "failed to open device\n");
        exit(-1);
    }

    ret = gpio_get_value(fd, gpio);                          //得到gpio的电平值
    fprintf(stderr, "the value of %s is %d\n", gpio, ret);

    ret = gpio_set_func(fd, gpio, func, 2); //设置gpio功能,这里设置为输出0,已达到关灯的目的
    if (ret)
        fprintf(stderr, "failed to set func\n");

    ret = gpio_get_func(fd, gpio, buf, sizeof(buf));//得到gpio功能,可以比较一下是否与设置一致
    if (!ret)
        fprintf(stderr, "%s\n", buf);

    gpio_close(fd);                                 //关闭gpio
}

4 在kernel中使用GPIO

4.1 kernel中的GPIO相关API详细介绍

4.1.1 申请与释放gpio

int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)
功能：申请gpio
参数：
        gpio    //gpio引脚
        label   //描述gpio引脚
返回值：
        成功：0
        失败：负数

void gpio_free(unsigned gpio)
功能：注销gpio
参数：
        gpio    //gpio引脚
返回值： 
        无

4.1.2 获取与设置gpio端口电平

int gpio_get_value(unsigned gpio)
功能：获取gpio电平大小
参数：
        gpio    //gpio引脚
返回值：
        成功：0
        失败：负数

void gpio_set_value(unsigned gpio, int value)
功能：设置gpio电平大小
参数：
        gpio   //gpio引脚
        value  //引脚电平大小
返回值：
        无

4.1.3 设置gpio端口方向与电平

int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value)
功能：设置gpio输出电平大小
参数：
        gpio   //gpio引脚
        value  //引脚电平大小
返回值：
        成功：0
        失败：负数

int gpio_direction_input(unsigned gpio)
功能：设置gpio为输入
参数：
        gpio   //gpio引脚
返回值：
        成功：0
        失败：负数

4.1.4 gpio功能设置

#include<soc/gpio.h>         //包含此结构体
enum gpio_function {         //gpio功能枚举,提供给gpio功能设置函数使用
    GPIO_FUNC_0    = 0x10,
    GPIO_FUNC_1    = 0x11,
    GPIO_FUNC_2    = 0x12,
    GPIO_FUNC_3    = 0x13,
    GPIO_OUTPUT0   = 0x14,
    GPIO_OUTPUT1   = 0x15,
    GPIO_INPUT     = 0x16,
    GPIO_INT_LO    = 0x18,
    GPIO_INT_HI    = 0x19,
    GPIO_INT_FE    = 0x1a,
    GPIO_INT_RE    = 0x1b,
    GPIO_INT_MASK_LO   = 0x1c,
    GPIO_INT_MASK_HI   = 0x1d,
    GPIO_INT_MASK_FE   = 0x1e,
    GPIO_INT_MASK_RE   = 0x1f,

    GPIO_PULL_HIZ  = 0x80,
    GPIO_PULL_UP   = 0xa0,
    GPIO_PULL_DOWN = 0xc0,
};

int jzgpio_set_func(int port, enum gpio_function func, unsigned long pins)
功能：设置gpio功能
参数：
        port    //gpio引脚组别
        func    //描述gpio引脚功能
        pins    //gpio引脚
返回值：
        成功： 0
        失败：负数

4.1.5 gpio当作中断口使用

int gpio_to_irq(unsigned int gpio)
功能：将gpio端口号转换为相印的中断值
参数：
        gpio    //gpio号
返回值：
        成功：相应的中断值
        失败：负数

int request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags,
                const char *name, void *dev)
功能：申请中断
参数：
        irq         //中断号,由gpio_to_irq函数获得
        handler     //中断调用的回调函数
        frags       //中断类型,决定中断出发方式
        name        //设备驱动程序名称
        dev         //中断名称,方便区分中断
返回值：
        成功: 0
        失败：负数

void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id)
功能：注销中断
参数：
        irq         //中断号,由gpio_to_irq函数获得
        dev_id      //中断名称,方便区分中断
返回值：
        无

4.2 具体例子

以下为在kernel中使用gpio,通过观察led灯光情况,从而理解gpio的使用:

4.2.1 正常情况下使用gpio

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <soc/gpio.h>               //其包含将GPIO_PC(9)转换为数字'73'的封装函数
#include <linux/delay.h>            //包含延时函数
#include <linux/gpio.h>             //包含gpio相关API

void gpio_test(void)        //初始情况为开灯,我们将引脚拉低,关灯,等待两秒,在将引脚拉高开灯
{
    int val;
    int test_gpio = GPIO_PC(9);                         //led灯控制引脚为pc09
    printk(KERN_ERR "start test\n");                    //开始测试

    gpio_request(test_gpio, "test gpio");               //申请gpio
    gpio_direction_output(test_gpio, 0);                //设置gpio为输出,且输出为0,关灯
    msleep(2000);                                       //延迟2s,以便观察效果
    
    val = gpio_get_value(test_gpio);        //得到led引脚电平值
    printk(KERN_ERR "the value of %d is %d\n",test_gpio, val);//将电平值打印
    gpio_set_value(test_gpio, 1);           //设置led引脚电平值为1,开灯
    msleep(2000);                           //延迟2s,以便观察效果
    
    gpio_set_value(test_gpio, 0);           //设置gpio为输出,且输出为0,关灯
    gpio_free(test_gpio);                   //释放申请的gpio
}

static int __init vendor_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "vendor_init test init\n");
    gpio_test();
    return 0;
}

static void __exit vendor_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "vendor_exit test exit\n");
}

module_init(vendor_init);
module_exit(vendor_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zhongwan");
MODULE_DESCRIPTION("vendor test");

4.2.2 将gpio口做中断口使用

当按下boot按键时,进入中断,可以观察到串口打印,表示按键次数的奇偶性

#include <linux/module.h>
#include <linux/init.h>
#include <soc/gpio.h>
#include <linux/gpio.h>
#include <linux/workqueue.h>
#include <linux/interrupt.h>        //中断相关的头文件
#include <linux/irq.h>              //中断相关的头文件


static int test_gpio = GPIO_PE(31); //中断触发引脚为PE31,该脚为wake_up按键引脚
struct delayed_work gpio_delay_work;

void gpio_work_func (struct work_struct *p_work)    //按键处理函数
{
    static int k = 0;
    k++;

    if (k%2 != 0)
    printk(KERN_ERR "An odd number of irq\n");      //奇数次中断
    else
    printk(KERN_ERR "An even number of irq\n");     //偶数次中断

}

irqreturn_t test_gpio_handle(int irq, void *dev)
{
    schedule_delayed_work(&gpio_delay_work, msecs_to_jiffies(0));//将按键函数延时执行,消抖处理

    return 0;

}

void gpio_irq_test(void)
{
    char *dev = "gpio";                             //程序名称
    char *name = "gpio_driver";                     //中断名称,方便区分中断
    int irq;                                        //irq为中断标号
    printk(KERN_ERR "start test\n");                //开始测试

    irq = gpio_to_irq(test_gpio);                   //将gpio端口号转换为相印的中断值
    request_irq(irq, test_gpio_handle, IRQF_TRIGGER_RISING, name, dev);//申请中断

}

static int __init vendor_init(void)
{
    printk(KERN_INFO "vendor_init test init\n");
    INIT_DELAYED_WORK(&gpio_delay_work, gpio_work_func);//初始化工作队列
    gpio_irq_test();
    return 0;
}

static void __exit vendor_exit(void)
{
    printk(KERN_INFO "vendor_exit test exit\n");
}

module_init(vendor_init);
module_exit(vendor_exit);

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("zhongwan");
MODULE_DESCRIPTION("vendor test");