Linux内核驱动之gpio子系统(一)gpio的使用.docx

一 概述
linux内核中gpio是最简单，最常用的资源(和 interrupt ,dma,timer一样)驱动程序，应用程序都能够通过相应的接口使用gpio，gpio使用0～MAX_INT之间的整数标识，不能使用负数,gpio与硬件体系密切相关的,不过linux有一个框架处理gpio，能够使用统一的接口来操作gpio.在讲gpio核心(gpiolib.c)之前先来看看gpio是怎么使用的
二 内核中gpio的使用
1 测试gpio端口是否合法
int gpio_is_valid(int number);

2 申请某个gpio端口当然在申请之前必须配置该gpio端口的pinmux，否则会导致后面的操作失败或者无效
int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)

3 标记gpio的使用方向包括输入还是输出
/*成功返回零失败返回负的错误值*/
int gpio_direction_input(unsigned gpio);
int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value);

4 获得gpio引脚的值和设置gpio引脚的值(对于输出)
int gpio_get_value(unsigned gpio);
void gpio_set_value(unsigned gpio, int value);

5 gpio当作中断口使用
int gpio_to_irq(unsigned gpio);
返回的值即中断编号可以传给request_irq()和free_irq()
内核通过调用该函数将gpio端口转换为中断，在用户空间也有类似方法

6 导出gpio端口到用户空间
int gpio_export(unsigned gpio, bool direction_may_change);
内核可以对已经被gpio_request()申请的gpio端口的导出进行明确的管理，参数direction_may_change表示用户程序是否允许修改gpio的方向，假如可以则参数direction_may_change为真
/* 撤销GPIO的导出 */
void gpio_unexport();

三 用户空间gpio的调用
用户空间访问gpio，即通过sysfs接口访问gpio，下面是/sys/class/gpio目录下的三种文件：
--export/unexport文件
--gpioN指代具体的gpio引脚
--gpio_chipN指代gpio控制器
必须知道以上接口没有标准device文件和它们的链接。
(1) export/unexport文件接口：
/sys/class/gpio/export，该接口只能写不能读
用户程序通过写入gpio的编号来向内核申请将某个gpio的控制权导出到用户空间
当然前提是没有内核代码申请这个gpio端口
比如 echo 19 > export
上述操作会为19号gpio创建一个节点gpio19，此时/sys/class/gpio下边生成一个
gpio19的目录
/sys/class/gpio/unexport和导出的效果相反。
比如 echo 19 > unexport
上述操作将会移除gpio19这个节点。
(2) /sys/class/gpio/gpioN
指代某个具体的gpio端口,里边有如下属性文件

direction 表示gpio端口的方向，读取结果是in或out。该文件也可以写，写入out 时该gpio设为输出同时电平默认为低。写入low或high则不仅可以设置为输出还可以设置输出的电平，当然如果内核不支持或者内核代码不愿意，将不会存在这个属性,比如内核调用了gpio_export(N,0）表示内核不愿意修改gpio端口方向属性

value 表示gpio引脚的电平,0(低电平)1（高电平）,如果gpio被配置为输出，这个值是可写的，记住任何非零的值都将输出高电平, 如果某个引脚能并且已经被配置为中断，则可以调用poll(2)函数监听该中断，中断触发后poll(2)函数就会返回。

edge 表示中断的触发方式,edge文件有如下四个值：none, rising, falling，both。
none表示引脚为输入，不是中断引脚
rising表示引脚为中断输入，上升沿触发
falling表示引脚为中断输入，下降沿触发
both表示引脚为中断输入，边沿触发
这个文件节点只有在引脚被配置为输入引脚的时候才存在。 当值是none时可以通过如下方法将变为中断引脚
echo "both" > edge;对于是both,falling还是rising依赖具体硬件的中断的触发方式。此方法即用户态gpio转换为中断引脚的方式

active_low 不怎么明白，也木有用过
(3)/sys/class/gpio/gpiochipN
gpiochipN表示的就是一个gpio_chip,用来管理和控制一组gpio端口的控制器，该目录下存在一下属性文件：

base 和N相同，表示控制器管理的最小的端口编号。
lable 诊断使用的标志（并不总是唯一的）
ngpio 表示控制器管理的gpio端口数量（端口范围是：N ~ N+ngpio-1）
四 用户态使用gpio监听中断
首先需要将该gpio配置为中断
echo "rising" > /sys/class/gpio/gpio12/edge
配置该gpio为上升沿触发中断
以下是伪代码
int gpio_fd;
struct pollfd fds[1];

system("echo falling > /sys/class/gpio/gpio12/edge");
//也可以使用上述代码来配置gpio的中断触发方式
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 = lseek(gpio_fd,0,SEEK_SET);
if( ret == -1 )
err_print("lseek");
ret = read(gpio_fd,&value,1);
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,&value,1);
if( ret == -1 )
err_print("read");
/*此时表示已经监听到中断触发了，该干事了*/
...............
}
}
记住使用poll()函数，设置事件监听类型为POLLPRI和POLLERR,在poll()返回后，必须使用lseek()移动到文件开头并读取新的值必须这样做,否则poll函数会总是返回。