应用层操作gpio的3种方法之一：通过sysfs文件系统

先上结论：1. 通过sysfs方式访问gpio，在命令行界面进行操作。2.编写一个简单的GPIO驱动，通过系统调用进行操作。3. 通过Input子系统进行操作。如果还有其他方法，欢迎补充~！《一》通过sysfs方式访问gpio，在命令行界面进行操作。《二》编写一个简单的GPIO驱动，通过系统调用进行操作。《三》通过Input子系统进行操作。...

艾特号

4239人浏览 · 2021-08-27 09:50:57

艾特号 · 2021-08-27 09:50:57 发布

通过sysfs方式访问gpio，在命令行界面进行操作。

Sysfs文件系统是一个类似于proc文件系统的特殊文件系统，用于将系统中的设备组织成层次结构，并向用户模式程序提供详细的内核数据结构信息。这里对于Sysfs不展开，有需要详细查看Sysfs文件系统的，可以参考我的博文“”。

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（1）. 在应用层通过Sysfs访问Gpio子系统，首先需要操作接口，没有操作接口一切都无从谈起。

先进入/sys/class/目录，看看系统中有没有“/sys/class/gpio”这个文件夹。

如果没有请在 make ARCH=arm menuconfig 中打开（以ARM平台为例）：

Device Drivers -> GPIO Support -> /sys/class/gpio/… (sysfs interface)

这是系统提供的gpio的驱动，保存退出后重新编译内核，将新内核烧写到目标板子中。

（2）. 然后就是计算引脚值。

一般芯片引脚的表达为：GPIOx_yZ
引脚值的计算公式为： num = x*32 + (y - a) * 8 + Z
其中x代表0,1,2,3.....n； y代表a,b,c...；Z代表0,1,2,3.....n
以GPIO 0_A7 为例（此处A与a不区分大小写）：num = 0*32 + (a - a) * 8 + 7 = 7
因此该引脚值num为：7

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针对芯片引脚的表达为：Py_Z
引脚值的计算公式为： num = （y-a）*32 + Z
其中y代表a,b,c...；Z代表0,1,2,3.....n
以PH_6为例（此处H与h不区分大小写）：num = (h - a) * 32 + 6 = 7 * 32 + 6 = 230
一般内核中，PA定义为0，PB定义为1，PC定义为2，以此类推，则PH定义为7
因此该引脚值num为：230

（3）. 接口和引脚值提供好了，剩下的就是操作，有6种操作方式。

先 cd 进入 /sys/class/gpio 目录，以230引脚为例

导出230引脚： echo 230> export

导出成功后会有引脚目录出现，如下：

设置方向：

cd 进入gpio230目录， ls 查看一下，会出现几个操作符，如下：

其中： direction 代表引脚方向设置，value 代表设置或获取的引脚高低电平值。

通过字符串 "in" 或 "out" 可以设置引脚输入输出方向

echo "in" > direction -----------> 输入方向

echo "out" > direction -----------> 输出方向

查看引脚方向： cat direction

设置输出值

在引脚为输出状态下，通过数0或1，可以设置引脚输出高低电平。

echo 1 > value -------> 输出高电平

echo 0 > value -------> 输出低电平

查看输出值： cat value

在引脚为输入状态下，可以通过数0或1，判断引脚的高低电平状态。

0 ----------引脚电平为低

1 ----------引脚电平为高

取消导出： echo 230> unexport

取消导出后，该gpio230目录消失

（4）. 另外就是作为中断引脚使用

作为中断引脚使用时，需要先看这个引脚是否为外部GPIO的中断引脚源，一般几组引脚中只有一到两组引脚是具有GPIO外部中断功能。

以引脚编号230为例子：进入进入gpio230目录

如果目录中存在 “edge” 变量，则代表该引脚可以作为中断引脚来使用。

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（即该 “edge” 变量）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" > /sys/class/gpio/gpioN/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：

先将GPIO配置为输入，然后使用poll()来阻塞程序直到GPIO的输入电平发生改变，关键是使用POLLPRI而不是POLLIN来侦听事件；或者使用select()。

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同样，也可以在应用程序中，通过系统调用进行操作，但是要注意所要操作节点的权限问题。

如下：

       // 导出打开
int export_fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY);

       // 导出关闭
       close(export_fd);

       // 方向设置打开
int direction_fd = open("/sys/class/gpio/gpio7/direction", O_WRONLY);

       // 写方向
       write(direction_fd, "in", sizeof("in"))
       write(direction_fd, "out", sizeof("out"))

       // 方向设置关闭
close(direction_fd);

       // 引脚值设置/读取打开
int gpiovalue_fd = open("/sys/class/gpio/gpio7/value", O_RDONLY);

       // 设置引脚值
       write(gpiovalue_fd, "1", sizeof("1"))
       write(gpiovalue_fd, "0", sizeof("0"))

// 引脚值设置关闭
close(gpiovalue_fd);

// 读取引脚值
read(gpiovalue_fd, &value, sizeof(value))

注意：如果在循环中，不重新open和close情况下，循环读写某个IO口的状态，每次读写 前

需要用lseek将指针重置回文件起始处，因为本质上IO口的状态值是保存在文件中。

if(lseek(gpio_fd,0,SEEK_SET) < 0){
    return;
} else {
  .....
}

例子：用户态使用gpio控制LED

#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/stat.h>
#include <linux/fs.h>
#include <fcntl.h>
#include <string.h>
#include <termios.h>
#include <sys/ioctl.h>


// Led pin number is 242
int main(int argc,char **argv)
{
    int gpio_fd = -1;
    int ret;
    char gpio[]="242";
    char dir[]="out";
	
	// 导出引脚
    gpio_fd = open("/sys/class/gpio/export",O_WRONLY);
    if(gpio_fd < 0){
        printf("open gpio/export failed\n");
        return -1;
    }
    ret = write(gpio_fd,gpio,strlen(gpio));
    if(ret < 0){
        printf("write to gpio/export failed\n");
        return -1;
    }
    close(gpio_fd);
	
	// 配置引脚方向为输出
    gpio_fd = open("/sys/class/gpio/gpio242/direction",O_RDWR);
    if(gpio_fd < 0){
        printf("open gpio242/direction failed\n");
        return -1;
    }

    ret = write(gpio_fd,dir,strlen(dir));
    if(ret < 0){
        printf("write to gpio242/direction failed\n");
        return -1;
    }
    close(gpio_fd);
	
	// 配置引脚输出电平
    gpio_fd = open("/sys/class/gpio/gpio242/value",O_RDWR);
    if(gpio_fd < 0){
        printf("open gpio242/value failed\n");
        return -1;
    }

	// 配置引脚依次输出高低电平
    char off[] = "1";
    char on[] = "0";
    for(int i=0;i < 10;i++){
        printf("led off\n");
        ret = write(gpio_fd,off,strlen(off));
        if(ret < 0){
            printf("write to gpio242/value failed\n");
            return -1;
        }
        sleep(1);
        printf("led on\n");
        ret = write(gpio_fd,on,strlen(on));
        if(ret < 0){
            printf("write to gpio242/value failed\n");
            return -1;
        }
        sleep(1);
    }
    close(gpio_fd);
	
	// 关闭引脚
    gpio_fd = open("/sys/class/gpio/unexport",O_WRONLY);
    if(gpio_fd < 0){
        printf("open gpio/unexport failed\n");
        return -1;
    }
    ret = write(gpio_fd,gpio,strlen(gpio));
    if(ret < 0){
        printf("write to gpio/unexport failed\n");
        return -1;
    }
    close(gpio_fd);

	// 结束
    printf("test gpio led ok\n");

    return 0;
}