GPIO操做原理(Linux一切皆文件)

Linux 系統定義了一切皆文件的原則，甚至於硬件:磁盤，軟盤，等……，這樣的好處是，在不一樣的平臺和硬件上都能造成統一的調用方式。

這裏，咱們從樹莓派，探討下GPIO的操做原理（非內核原理）：經過 sysfs 方式控制 GPIO。

接觸過 Linux 的，應該都瞭解 echo "0" > test.txt 是將一個字符串 0 輸入到當前目錄的 test.txt 文件中，那麼下面全部的操做，均基於這個操做形式。

GPIO端口

自 Linux 2.6.21 起，GPIO 做爲一個基礎組件包含到Linux 內，咱們能夠根據 GPIO 規範直接使用。

首先，進入 /sys/class/gpio 向目錄下, 咱們能夠看到如下文件：

# cd /sys/class/gpio && ls -l
總用量 0
-rwxrwx--- 1 root gpio 4096 9月   8 01:37 export
lrwxrwxrwx 1 root gpio    0 8月   9 01:16 gpiochip0 -> ../../devices/platform/soc/3f200000.gpio/gpio/gpiochip0
-rwxrwx--- 1 root gpio 4096 9月   8 01:47 unexport

目錄功能具體以下：

1. gpio_operation 經過 /sys/ 文件接口操做 IO 端口 GPIO 到文件系統的映射。
2. 控制 GPIO 的目錄位於 /sys/class/gpio。
3. /sys/class/gpio/export 文件用於通知系統須要導出控制的 GPIO 引腳編號。
4. /sys/class/gpio/unexport 用於通知系統取消導出。
5. /sys/class/gpio/gpiochipX 目錄保存系統中 GPIO 寄存器的信息，包括每一個寄存器控制引腳的起始編號 base，寄存器名稱，引腳總數

計算引腳編號

引腳編號 = 控制引腳的寄存器基數 + 控制引腳寄存器位數

舉個栗子（具體 GPIO 須要參考數據手冊），若是使想用 GPIO1_20，那麼引腳編號就可能等於 1 x 32 + 20 = 54

咱們操做在 樹莓派2B 下，其中 寄存器基數爲 0 ，因此引腳編號=引腳寄存器位數；記操做幾號，引腳號即爲幾。

導出引腳

向文件 /sys/class/gpio/export 寫入引腳編號，便可激活引腳。

echo 18 > /sys/class/gpio/export

命令執行成功後，目錄下，便會出現 gpio18 文件夾，若是沒有出現，則表示引腳不可導出。

控制方向

引腳導出成功後，便可經過寫入 /sys/class/gpio/gpio18/direction 控制引腳 [輸入] 或 [輸出]。

# cd gpio18
# echo "out" > direction

命令無報錯，即爲操做成功；可輸入值有如下幾種：

in		引腳輸入信號
out		輸出控制到引腳
high 	輸出一個高電平（`value`:`1`）
low 	輸出一個低電平（`value`:`0`）

輸入輸出值

輸入輸出的值，經過 gpioX 下的 value 文件控制

當爲輸入時，請 echo /sys/class/gpio/gpio18/value 讀出值；
當爲輸出時，請 echo 1 > /sys/class/gpio/gpio18/value 輸入值；

這裏 value 的值對應着，上面的 high 和 low 時的 1 / 0

取消引腳導出

當控制完成時，須要釋放掉端口的控制，此時如導出引腳時同樣，將引腳編號輸出到 /sys/class/gpio/unexport 便可。

echo 18 > /sys/class/gpio/unexport

SHELL 控制

上面的講解中，即時經過 shell 的方式控制 GPIO，這裏將全部的命令集合下：

# 進入GPIO目錄
cd /sys/class/gpio
# 使用ls查看gpio目錄中的內容
ls
# export gpiochip0 unexport
# GPIO操做接口從內核空間暴露到用戶空間
# 執行該操做以後，該目錄下會增長一個gpio18文件目錄
echo 18 > export
# 進入GPIO18目錄，該目錄由上一步操做產生
cd gpio18
#   查看gpio18目錄
ls 
#   active_low direction edge power subsystem uevent value
# 設置GPIO18爲輸出方向
echo out > direction
# 輸出邏輯高電平，LED點亮
echo 1 > value
# 輸出邏輯低電平，LED熄滅
echo 0 > value
# 返回上級目錄
cd ../
# 釋放GPIO4接口
echo 18 > unexport

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