本文主要是介绍RK3568驱动指南|第十二篇 GPIO子系统-第129章 GPIO控制和操作实验,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!
瑞芯微RK3568芯片是一款定位中高端的通用型SOC,采用22nm制程工艺,搭载一颗四核Cortex-A55处理器和Mali G52 2EE 图形处理器。RK3568 支持4K 解码和 1080P 编码,支持SATA/PCIE/USB3.0 外围接口。RK3568内置独立NPU,可用于轻量级人工智能应用。RK3568 支持安卓 11 和 linux 系统,主要面向物联网网关、NVR 存储、工控平板、工业检测、工控盒、卡拉 OK、云终端、车载中控等行业。
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第129章 GPIO控制和操作实验
GPIO软件编程方式有多种,可以写驱动程序调用GPIO函数操作GPIO,也可以直接通过操作寄存器的方式操作GPIO,还可以通过sysfs方式实现对GPIO的控制。本章节我们来学习使用sysfs方式实现对GPIO的控制。
129.1 使用命令通过sysfs文件系统控制GPIO
129.1.1 内核配置
使用sysfs方式控制gpio,首先需要底层驱动的支持,需要在make menuconfig图形化配置界面中加入以下配置:
Device Drivers
->GPIO Support
->/sys/class/gpio/xxxx
图 129-1
129.1.2 GPIO编号计算
iTOP-RK3568有 5 组 GPIO bank:GPIO0~GPIO4,每组又以 A0~A7, B0~B7, C0~C7, D0~D7 作为编号区分,常用以下公式计算引脚:
GPIO pin脚计算公式:pin = bank * 32 + number //bank为组号,number为小组编号
GPIO 小组编号计算公式:number = group * 8 + X
引脚编号=控制寄存器的寄存器基数+控制引脚寄存器位数。 在 rk3568 中, GPIO_number的计算方法为: n*32 + (K-A)*8 + x; 括号里面的 A、 B、 C、 D 分别代表数值 0、 1、 2、 3, 在计算时候分别对应即可。
下面演示LED9用户LED灯的GPIO0_PB7 pin脚计算方法:
bank = 0; //GPIO0_B7=> 0, bank ∈ [0,4]
group = 1; //GPIO0_B7 => 1, group ∈ {(A=0), (B=1), (C=2), (D=3)}
X = 7; //GPIO4_D7 => 5, X ∈ [0,7]
number = group * 8 + X = 1 * 8 + 7 =15
pin = bank*32 + number= 0 * 32 + 15 = 15;
图 129-2
/sys/class/gpio/export 用于将GPIO控制从内核空间导出到用户空间。/sys/class/gpio/unexport 用于取消GPIO控制从内核空间到用户空间的导出。 export 和 unexport,他们都是只写的。GpiochipX代表GPIO 控制器。
export:用于将指定编号的 GPIO 引脚导出。在使用 GPIO 引脚之前,需要将其导出,导出成功之后才能使用它。注意 export 文件是只写文件,不能读取,将一个指定的编号写入到 export 文件中即可将对应的 GPIO 引脚导出,以GPIO0_PB7为例(pin计算值为15)使用export 文件进行导出(如果没有更换本章开始部分的内核设备树镜像,会导出不成功),导出成功如下图所示:
echo 15 > export
图 129-3
会发现在/sys/class/gpio 目录下生成了一个名为 gpio15 的文件夹(gpioX,X 表示对应的编 号),该文件夹就是导出来的 GPIO 引脚对应的文件夹,用于管理、控制该 GPIO 引脚。
unexport:将导出的 GPIO 引脚删除。当使用完 GPIO 引脚之后,需要将导出的引脚删除,同样该文件也是只写文件、不可读,使用unexport 文件进行删除GPIO0_PB7,删除成功如下图所示:
echo 15 > unexport
图 129-4
可以看到之前生成的 gpio15 文件夹就会消失!
需要注意的是,并不是所有 GPIO 引脚都可以成功导出,如果对应的 GPIO 已经被导出或者在内核中被使用了,那便无法成功导出,导出失败如下图所示:
图 129-5
出现上图报错的原因是该GPIO已经被其他GPIO使用,需要在内核中找到使用GPIO的驱动,并取消该驱动才可以正常使用GPIO。在使用GPIO15时,需要取消Linux内核源码中LED灯的配置,如下所示:
图 129-6
再次使用以下命令导出GPIO0_PB7引脚,导出成功之后进入gpio15文件夹如下图所示:
echo 15 > export
图 129-7
可以看到gpio15文件夹下分别有active_low、device、direction、edge、power、subsystem、uevent、value八个文件,需要关心的文件是 active_low、direction、edge 以及 value 这四个属性文件,接下来分别介绍这四个属性文件的作用:
direction:配置 GPIO 引脚为输入或输出模式。该文件可读、可写,读表示查看 GPIO 当前是输入还是输出模式,写表示将 GPIO 配置为输入或输出模式;读取或写入操作可取的值为"out"(输出模式)和"in"(输入模式)。
在“/sys/class/gpio/gpio15”目录下使用cat命令查看direction输入输出模式,如下图所示:
cat direction
图 129-8
默认状态下的输入输出状态为“in”,由于direction为可读可写,可以使用以下命令将模式配置为输出,配置完成如下图所示
echo out > direction
cat direction
图 129-10
当 active_low 等于 0 时, value 值若为1则引脚输出高电平,value 值若为0则引脚输出低电平。当 active_low 等于 1 时 ,value 值若为0则引脚输出高电平,value 值若为1则引脚输出低电平。
edge:控制中断的触发模式,该文件可读可写。在配置 GPIO 引脚的中断触发模式之前,需将其设置为输入模式,四种触发模式的设置如下所示:
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 |
value: 设置高低电平,如果我们要把这个管脚设置成高电平,我们只需要给value设置成1即可,反之,则设置成0。使用命令
echo 1 > value
反之,把GPIO设置成低电平,使用命令
echo 0 > value
图 129-11
129.2 使用C程序通过sysfs文件系统控制GPIO
129.2.1 控制GPIO输出实验
本小节代码在配套资料“iTOP-RK3568开发板【底板V1.7版本】\03_【iTOP-RK3568开发板】指南教程\02_Linux驱动配套资料\04_Linux驱动例程\82_gpioctrl01”目录下。
实验要求:
通过GPIO输出应用程序控制GPIO口输出高低电平,以此来控制LED灯的亮灭。
实验步骤:
首先进入ubuntu的终端界面输入以下命令来创建 gpioctrl.c文件,如下图所示:
图 129-12
然后向该文件中添加以下内容:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>int fd; // 文件描述符
int ret; // 返回值
char gpio_path[100]; // GPIO路径
int len; // 字符串长度// 导出GPIO引脚
int gpio_export(char *argv)
{fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY); // 打开export文件if (fd < 0){printf("open /sys/class/gpio/export error \n"); // 打开文件失败return -1;}len = strlen(argv); // 获取参数字符串的长度ret = write(fd, argv, len); // 将参数字符串写入文件,导出GPIO引脚if (ret < 0){printf("write /sys/class/gpio/export error \n"); // 写入文件失败return -2;}close(fd); // 关闭文件
}// 取消导出GPIO引脚
int gpio_unexport(char *argv)
{fd = open("/sys/class/gpio/unexport", O_WRONLY); // 打开unexport文件if (fd < 0){printf("open /sys/class/gpio/unexport error \n"); // 打开文件失败return -1;}len = strlen(argv); // 获取参数字符串的长度ret = write(fd, argv, len); // 将参数字符串写入文件,取消导出GPIO引脚if (ret < 0){printf("write /sys/class/gpio/unexport error \n"); // 写入文件失败return -2;}close(fd); // 关闭文件
}// 控制GPIO引脚的属性
int gpio_ctrl(char *arg, char *val)
{char file_path[100]; // 文件路径sprintf(file_path, "%s/%s", gpio_path, arg); // 构建文件路径,格式为“gpio_path/arg”fd = open(file_path, O_WRONLY); // 打开文件if (fd < 0){printf("open file_path error \n"); // 打开文件失败return -1;}len = strlen(val); // 获取参数字符串的长度ret = write(fd, val, len); // 将参数字符串写入文件,控制GPIO引脚的属性if (ret < 0){printf("write file_path error\n"); // 写入文件失败return -2;}close(fd); // 关闭文件
}int main(int argc, char *argv[]) // 主函数
{sprintf(gpio_path, "/sys/class/gpio/gpio%s", argv[1]); // 构建GPIO路径,格式为“/sys/class/gpio/gpio引脚号”if (access(gpio_path, F_OK)) // 检查GPIO路径是否存在{gpio_export(argv[1]); // 不存在则导出GPIO引脚}else{gpio_unexport(argv[1]); // 存在则取消导出GPIO引脚}gpio_ctrl("direction", "out"); // 配置GPIO为输出模式gpio_ctrl("value", argv[2]); // 控制GPIO输出高低电平gpio_unexport(argv[1]); // 最后取消导出GPIO引脚return 0; // 返回0表示程序正常退出
}
保存退出之后,使用以下命令设置交叉编译器环境,并对gpioctrl.c进行交叉编译,编译完成如下图所示:
export PATH=/usr/local/arm64/gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_aarch64-linux-gnu/bin:$PATH
aarch64-linux-gnu-gcc gpioctrl.c -o gpioctrl
图 129-13
最后将交叉编译生成的gpioctrl文件拷贝到开发板目录下运行即可,如下所示:
图 129-14
输入“./gpioctrl 15 1”命令LED灯点亮,输入“./gpioctrl 15 0”命令LED灯熄灭。
到此,实验结束。
129.2.2 控制GPIO输入实验
本小节代码在配套资料“iTOP-RK3568开发板【底板V1.7版本】\03_【iTOP-RK3568开发板】指南教程\02_Linux驱动配套资料\04_Linux驱动例程\83_gpioctrl02”目录下。
实验要求:
通过GPIO输入应用程序读取GPIO口的输入电平。
实验硬件连接:
使用迅为iTOP-RK3568开发板,使用导线连接开发板背面的引脚GPIO1_B2,另一端连接到电源或者GND。
实验步骤:
首先进入ubuntu的终端界面输入以下命令来创建 gpioctrl.c文件,如下图所示:
图 129-15
然后向该文件中添加以下内容:
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>int fd; // 文件描述符
int ret; // 返回值
char gpio_path[100]; // GPIO路径
int len; // 字符串长度
char file_path[100]; // 文件路径
char buf[2]; // 用于读取 GPIO 值的缓冲区// 导出 GPIO 引脚
int gpio_export(char *argv)
{fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY); // 打开 export 文件if (fd < 0){printf("open /sys/class/gpio/export error\n"); // 打开文件失败return -1;}len = strlen(argv); // 获取参数字符串的长度ret = write(fd, argv, len); // 将参数字符串写入文件,导出 GPIO 引脚if (ret < 0){printf("write /sys/class/gpio/export error\n"); // 写入文件失败return -2;}close(fd); // 关闭文件
}// 取消导出 GPIO 引脚
int gpio_unexport(char *argv)
{fd = open("/sys/class/gpio/unexport", O_WRONLY); // 打开 unexport 文件if (fd < 0){printf("open /sys/class/gpio/unexport error\n"); // 打开文件失败return -1;}len = strlen(argv); // 获取参数字符串的长度ret = write(fd, argv, len); // 将参数字符串写入文件,取消导出 GPIO 引脚if (ret < 0){printf("write /sys/class/gpio/unexport error\n"); // 写入文件失败return -2;}close(fd); // 关闭文件
}// 控制 GPIO 引脚的属性
int gpio_ctrl(char *arg, char *val)
{sprintf(file_path, "%s/%s", gpio_path, arg); // 构建文件路径,格式为 "gpio_path/arg"fd = open(file_path, O_WRONLY); // 打开文件if (fd < 0){printf("open file_path error\n"); // 打开文件失败return -1;}len = strlen(val); // 获取参数字符串的长度ret = write(fd, val, len); // 将参数字符串写入文件,控制 GPIO 引脚的属性if (ret < 0){printf("write file_path error\n"); // 写入文件失败return -2;}close(fd); // 关闭文件
}// 读取 GPIO 引脚的值
int gpio_read_value(char *arg)
{sprintf(file_path, "%s/%s", gpio_path, arg); // 构建文件路径,格式为 "gpio_path/arg"fd = open(file_path, O_RDONLY); // 打开文件if (fd < 0){printf("open file_path error\n"); // 打开文件失败return -1;}ret = read(fd, buf, 1); // 读取文件内容到缓冲区if (!strcmp(buf, "1")){printf("The value is high\n"); // GPIO 引脚值为高电平return 1;}else if (!strcmp(buf,"0")){printf("The value is low\n"); // GPIO 引脚值为低电平return 0;}close(fd); // 关闭文件return -1;}int main(int argc, char *argv[]) // 主函数
{int value;sprintf(gpio_path, "/sys/class/gpio/gpio%s", argv[1]); // 构建 GPIO 路径,格式为 "/sys/class/gpio/gpio引脚号"if (access(gpio_path, F_OK)) // 检查 GPIO 路径是否存在{gpio_export(argv[1]); // 不存在则导出 GPIO 引脚}else{gpio_unexport(argv[1]); // 存在则取消导出 GPIO 引脚}gpio_ctrl("direction", "in"); // 配置 GPIO 为输入模式value = gpio_read_value("value"); // 读取 GPIO 引脚的值printf("The value is %d\n", value); // 打印读取的 GPIO 引脚的值gpio_unexport(argv[1]); // 最后取消导出 GPIO 引脚return 0; // 返回 0 表示程序正常退出
}
保存退出之后,使用以下命令设置交叉编译器环境,并对gpioctrl.c进行交叉编译,编译完成如下图所示:
export PATH=/usr/local/arm64/gcc-linaro-6.3.1-2017.05-x86_64_aarch64-linux-gnu/bin:$PATH
aarch64-linux-gnu-gcc gpioctrl.c -o gpioctrl
图 129-16
最后将交叉编译生成的gpioctrl文件拷贝到开发板目录下运行即可。
为了测试输入高电平的状况,作者使用了杜邦线将开发板背面的3.3V接到了GPIO1_PB2 pin脚上,然后再次使用以下命令来进行状态的检测,如下图所示:
chmod 777 gpioctrl
./gpioctrl 42
图 129-17
可以看到GPIO1_PB2 pin脚打印的value值为高,所以gpio的状态打印正确。
同理,我们将GPIO1_PB2 pin脚接到GND,再次运行程序,如下图所示:
图 129-18
可以看到GPIO1_PB2 pin脚打印的value值为0,所以gpio的状态打印正确。
至此GPIO输入应用程序在开发板的测试就完成了。
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