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Linux下用文件IO的方式操作GPIO(/sys/class/gpio)

通過sysfs方式控制GPIO,先訪問/sys/class/gpio目錄,向export文件寫入GPIO編號,使得該GPIO的操作接口從內核空間暴露到用戶空間,GPIO的操作接口包括direction和value等,direction控制GPIO方向,而value可控制GPIO輸出或獲得GPIO輸入。文件IO方式操作GPIO,使用到了4個函數open、close、read、write。

首先,看看系統中有沒有“/sys/class/gpio”這個文件夾。如果沒有請在編譯內核的時候加入  Device Drivers-> GPIO Support ->/sys/class/gpio/… (sysfs interface)。

/sys/class/gpio 的使用說明:

gpio_operation 通過/sys/文件接口操作IO端口 GPIO到文件系統的映射

◇  控制GPIO的目錄位於/sys/class/gpio

◇  /sys/class/gpio/export文件用於通知系統需要導出控制的GPIO引腳編號

◇  /sys/class/gpio/unexport 用於通知系統取消導出

◇  /sys/class/gpio/gpiochipX目錄保存系統中GPIO寄存器的信息,包括每個寄存器控制引腳的起始編號base,寄存器名稱,引腳總數 導出一個引腳的操作步驟

◇  首先計算此引腳編號,引腳編號 = 控制引腳的寄存器基數 + 控制引腳寄存器位數

◇  向/sys/class/gpio/export寫入此編號,比如12號引腳,在shell中可以通過以下命令實現,命令成功後生成/sys/class/gpio/gpio12目錄,如果沒有出現相應的目錄,說明此引腳不可導出

◇  direction文件,定義輸入輸入方向,可以通過下面命令定義為輸出。direction接受的參數:in, out, high, low。high/low同時設置方向為輸出,並將value設置為相應的1/0

◇  value文件是端口的數值,為1或0

 

幾個例子:

1. 導出

/sys/class/gpio# echo 44 > export

2. 設置方向

/sys/class/gpio/gpio44# echo out > direction

3. 查看方向

/sys/class/gpio/gpio44# cat direction

4. 設置輸出

/sys/class/gpio/gpio44# echo 1 > value

5. 查看輸出值

/sys/class/gpio/gpio44# cat value

6. 取消導出

/sys/class/gpio# echo 44 > unexport

 

文件讀寫例程:

#include stdlib.h 

#include stdio.h 

#include string.h

#include unistd.h

#include fcntl.h  //define O_WRONLY and O_RDONLY 

 

//芯片復位引腳: P1_16

#define SYSFS_GPIO_EXPORT          "/sys/class/gpio/export" 

#define SYSFS_GPIO_RST_PIN_VAL      "48" 

#define SYSFS_GPIO_RST_DIR          "/sys/class/gpio/gpio48/direction"

#define SYSFS_GPIO_RST_DIR_VAL      "OUT" 

#define SYSFS_GPIO_RST_VAL          "/sys/class/gpio/gpio48/value"

#define SYSFS_GPIO_RST_VAL_H        "1"

#define SYSFS_GPIO_RST_VAL_L        "0"

 

int main()

{

    int fd;

       

        //打開端口/sys/class/gpio# echo 48 > export

        fd = open(SYSFS_GPIO_EXPORT, O_WRONLY);

        if(fd == -1)

        {

                  printf("ERR: Radio hard reset pin open error.\n");

                  return EXIT_FAILURE;

        }

        write(fd, SYSFS_GPIO_RST_PIN_VAL ,sizeof(SYSFS_GPIO_RST_PIN_VAL));

        close(fd);

 

        //設置端口方向/sys/class/gpio/gpio48# echo out > direction

        fd = open(SYSFS_GPIO_RST_DIR, O_WRONLY);

        if(fd == -1)

        {

                  printf("ERR: Radio hard reset pin direction open error.\n");

                  return EXIT_FAILURE;

        }

        write(fd, SYSFS_GPIO_RST_DIR_VAL, sizeof(SYSFS_GPIO_RST_DIR_VAL));

        close(fd);

 

        //輸出復位信號: 拉高>100ns

        fd = open(SYSFS_GPIO_RST_VAL, O_RDWR);

        if(fd == -1)

        {

                  printf("ERR: Radio hard reset pin value open error.\n");

                  return EXIT_FAILURE;

        }     

        while(1)

        {

                  write(fd, SYSFS_GPIO_RST_VAL_H, sizeof(SYSFS_GPIO_RST_VAL_H));

                  usleep(1000000);

                  write(fd, SYSFS_GPIO_RST_VAL_L, sizeof(SYSFS_GPIO_RST_VAL_L));

                  usleep(1000000);

        }

        close(fd);

 

        printf("INFO: Radio hard reset pin value open error.\n");

        return 0;

 

另外參考網上一個網友的程序,這裡做了驗證,並實現中斷檢測函數。如下:

#include stdlib.h 

#include stdio.h 

#include string.h

#include unistd.h

#include fcntl.h

#include poll.h

 


#define MSG(args...) printf(args)

 


//函數聲明

static int gpio_export(int pin);

static int gpio_unexport(int pin);

static int gpio_direction(int pin, int dir);

static int gpio_write(int pin, int value);

static int gpio_read(int pin);

 

 

 

static int gpio_export(int pin) 

    char buffer[64]; 

    int len; 

    int fd; 

 

    fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY); 

    if (fd < 0) { 

        MSG("Failed to open export for writing!\n"); 

        return(-1); 

    } 

 

    len = snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%d", pin); 

    if (write(fd, buffer, len) < 0) { 

        MSG("Failed to export gpio!"); 

        return -1; 

    } 

   

    close(fd); 

    return 0; 

 


static int gpio_unexport(int pin) 

    char buffer[64]; 

    int len; 

    int fd; 

 

    fd = open("/sys/class/gpio/unexport", O_WRONLY); 

    if (fd < 0) { 

        MSG("Failed to open unexport for writing!\n"); 

        return -1; 

    } 

 

    len = snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%d", pin); 

    if (write(fd, buffer, len) < 0) { 

        MSG("Failed to unexport gpio!"); 

        return -1; 

    } 

   

    close(fd); 

    return 0; 

}

 


//dir: 0-->IN, 1-->OUT

static int gpio_direction(int pin, int dir) 

    static const char dir_str[] = "in\0out"; 

    char path[64]; 

    int fd; 

 

    snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/direction", pin); 

    fd = open(path, O_WRONLY); 

    if (fd < 0) { 

        MSG("Failed to open gpio direction for writing!\n"); 

        return -1; 

    } 

 

    if (write(fd, &dir_str[dir == 0 ? 0 : 3], dir == 0 ? 2 : 3) < 0) { 

        MSG("Failed to set direction!\n"); 

        return -1; 

    } 

 

    close(fd); 

    return 0; 

 


//value: 0-->LOW, 1-->HIGH

static int gpio_write(int pin, int value) 

    static const char values_str[] = "01"; 

    char path[64]; 

    int fd; 

 

    snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/value", pin); 

    fd = open(path, O_WRONLY); 

    if (fd < 0) { 

        MSG("Failed to open gpio value for writing!\n"); 

        return -1; 

    } 

 

    if (write(fd, &values_str[value == 0 ? 0 : 1], 1) < 0) { 

        MSG("Failed to write value!\n"); 

        return -1; 

    } 

 

    close(fd); 

    return 0; 

}

 


static int gpio_read(int pin) 

    char path[64]; 

    char value_str[3]; 

    int fd; 

 

    snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/value", pin); 

    fd = open(path, O_RDONLY); 

    if (fd < 0) { 

        MSG("Failed to open gpio value for reading!\n"); 

        return -1; 

    } 

 

    if (read(fd, value_str, 3) < 0) { 

        MSG("Failed to read value!\n"); 

        return -1; 

    } 

 

    close(fd); 

    return (atoi(value_str));

 


// none表示引腳為輸入,��是中斷引腳

// rising表示引腳為中斷輸入,上升沿觸發

// falling表示引腳為中斷輸入,下降沿觸發

// both表示引腳為中斷輸入,邊沿觸發

// 0-->none, 1-->rising, 2-->falling, 3-->both

static int gpio_edge(int pin, int edge)

{

const char dir_str[] = "none\0rising\0falling\0both";

char ptr;

char path[64]; 

    int fd;

switch(edge){

case 0:

ptr = 0;

break;

case 1:

ptr = 5;

break;

case 2:

ptr = 12;

break;

case 3:

ptr = 20;

break;

default:

ptr = 0;

}

 

    snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/edge", pin); 

    fd = open(path, O_WRONLY); 

    if (fd < 0) { 

        MSG("Failed to open gpio edge for writing!\n"); 

        return -1; 

    } 

 

    if (write(fd, &dir_str[ptr], strlen(&dir_str[ptr])) < 0) { 

        MSG("Failed to set edge!\n"); 

        return -1; 

    } 

 

    close(fd); 

    return 0; 

}

 


//GPIO1_17

int main() 

int gpio_fd, ret;

struct pollfd fds[1];

char buff[10];

unsigned char cnt = 0;

//LED引腳初始化

gpio_export(115);

gpio_direction(115, 1);

gpio_write(115, 0);

//按鍵引腳初始化

gpio_export(49);

gpio_direction(49, 0);

gpio_edge(49,1);

gpio_fd = open("/sys/class/gpio/gpio49/value",O_RDONLY);

if(gpio_fd < 0){

MSG("Failed to open value!\n"); 

return -1; 

}

fds[0].fd = gpio_fd;

fds[0].events  = POLLPRI;

ret = read(gpio_fd,buff,10);

if( ret == -1 )

MSG("read\n");

while(1){

ret = poll(fds,1,0);

if( ret == -1 )

MSG("poll\n");

if( fds[0].revents & POLLPRI){

ret = lseek(gpio_fd,0,SEEK_SET);

if( ret == -1 )

MSG("lseek\n");

ret = read(gpio_fd,buff,10);

if( ret == -1 )

MSG("read\n");

gpio_write(115, cnt++%2);

}

usleep(100000);

}

return 0;

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