來源：百問網(wǎng)

作者：韋東山

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1.1 引入

• 要操作GPIO引腳，先把所用引腳配置為GPIO功能，這通過Pinctrl子系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。
• 然后就可以根據(jù)設(shè)置引腳方向(輸入還是輸出)、讀值──獲得電平狀態(tài)，寫值──輸出高低電平。
• 以前我們通過寄存器來操作GPIO引腳，即使LED驅(qū)動(dòng)程序，對(duì)于不同的板子它的代碼也完全不同。
• 當(dāng)BSP工程師實(shí)現(xiàn)了GPIO子系統(tǒng)后，我們就可以：

a. 在設(shè)備樹里指定GPIO引腳

b. 在驅(qū)動(dòng)代碼中：

使用GPIO子系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)獲得GPIO、設(shè)置GPIO方向、讀取/設(shè)置GPIO值。

這樣的驅(qū)動(dòng)代碼，將是單板無關(guān)的。

1.2 在設(shè)備樹中指定引腳

在幾乎所有ARM芯片中，GPIO都分為幾組，每組中有若干個(gè)引腳。所以在使用GPIO子系統(tǒng)之前，就要先確定：它是哪組的？組里的哪一個(gè)？

在設(shè)備樹中，“GPIO組”就是一個(gè)GPIO Controller，這通常都由芯片廠家設(shè)置好。我們要做的是找到它名字，比如“gpio1”，然后指定要用它里面的哪個(gè)引腳，比如。

有代碼更直觀，下圖是一些芯片的GPIO控制器節(jié)點(diǎn)，它們一般都是廠家定義好，在xxx.dtsi文件中：

我們暫時(shí)只需要關(guān)心里面的這2個(gè)屬性：

gpio-controller;#gpio-cells = <2>;

“gpio-controller”表示這個(gè)節(jié)點(diǎn)是一個(gè)GPIO Controller，它下面有很多引腳。

“#gpio-cells = <2>”表示這個(gè)控制器下每一個(gè)引腳要用2個(gè)32位的數(shù)(cell)來描述。

為什么要用2個(gè)數(shù)？其實(shí)使用多個(gè)cell來描述一個(gè)引腳，這是GPIO Controller自己決定的。比如可以用其中一個(gè)cell來表示那是哪一個(gè)引腳，用另一個(gè)cell來表示它是高電平有效還是低電平有效，甚至還可以用更多的cell來示其他特性。

普遍的用法是，用第1個(gè)cell來表示哪一個(gè)引腳，用第2個(gè)cell來表示有效電平：

GPIO_ACTIVE_HIGH ： 高電平有效GPIO_ACTIVE_LOW : 低電平有效

定義GPIO Controller是芯片廠家的事，我們?cè)趺匆媚硞€(gè)引腳呢？在自己的設(shè)備節(jié)點(diǎn)中使用屬性"[-]gpios"，示例如下：

上圖中，可以使用gpios屬性，也可以使用name-gpios屬性。

1.3 在驅(qū)動(dòng)代碼中調(diào)用GPIO子系統(tǒng)

在設(shè)備樹中指定了GPIO引腳，在驅(qū)動(dòng)代碼中如何使用？

也就是GPIO子系統(tǒng)的接口函數(shù)是什么？

GPIO子系統(tǒng)有兩套接口：基于描述符的(descriptor-based)、老的(legacy)。前者的函數(shù)都有前綴“gpiod_”，它使用gpio_desc結(jié)構(gòu)體來表示一個(gè)引腳；后者的函數(shù)都有前綴“gpio_”，它使用一個(gè)整數(shù)來表示一個(gè)引腳。

要操作一個(gè)引腳，首先要get引腳，然后設(shè)置方向，讀值、寫值。

驅(qū)動(dòng)程序中要包含頭文件，#include // descriptor-based或#include // legacy

下表列出常用的函數(shù)：

有前綴“devm_”的含義是“設(shè)備資源管理”(Managed Device Resource)，這是一種自動(dòng)釋放資源的機(jī)制。它的思想是“資源是屬于設(shè)備的，設(shè)備不存在時(shí)資源就可以自動(dòng)釋放”。

比如在Linux開發(fā)過程中，先申請(qǐng)了GPIO，再申請(qǐng)內(nèi)存；如果內(nèi)存申請(qǐng)失敗，那么在返回之前就需要先釋放GPIO資源。

如果使用devm的相關(guān)函數(shù)，在內(nèi)存申請(qǐng)失敗時(shí)可以直接返回：設(shè)備的銷毀函數(shù)會(huì)自動(dòng)地釋放已經(jīng)申請(qǐng)了的GPIO資源。

建議使用“devm_”版本的相關(guān)函數(shù)。

舉例，假設(shè)備在設(shè)備樹中有如下節(jié)點(diǎn)：

foo_device {compatible = "acme,foo";...led-gpios = , /* red */ , /* green */ ; /* blue */power-gpios = ;};

那么可以使用下面的函數(shù)獲得引腳：

struct gpio_desc *red, *green, *blue, *power;red = gpiod_get_index(dev, "led", 0, GPIOD_OUT_HIGH);green = gpiod_get_index(dev, "led", 1, GPIOD_OUT_HIGH);blue = gpiod_get_index(dev, "led", 2, GPIOD_OUT_HIGH);power = gpiod_get(dev, "power", GPIOD_OUT_HIGH);

要注意的是，gpiod_set_value設(shè)置的值是“邏輯值”，不一定等于物理值。
什么意思？

舊的“gpio_”函數(shù)沒辦法根據(jù)設(shè)備樹信息獲得引腳，它需要先知道引腳號(hào)。

引腳號(hào)怎么確定？

在GPIO子系統(tǒng)中，每注冊(cè)一個(gè)GPIO Controller時(shí)會(huì)確定它的“base number”，那么這個(gè)控制器里的第n號(hào)引腳的號(hào)碼就是：base number + n。

但是如果硬件有變化、設(shè)備樹有變化，這個(gè)base number并不能保證是固定的，應(yīng)該查看sysfs來確定base number。

1.4 sysfs中的訪問方法

在sysfs中訪問GPIO，實(shí)際上用的就是引腳號(hào)，老的方法。

a. 先確定某個(gè)GPIO Controller的基準(zhǔn)引腳號(hào)(base number)，再計(jì)算出某個(gè)引腳的號(hào)碼。方法如下：

② 然后進(jìn)入某個(gè)gpiochip目錄，查看文件label的內(nèi)容
③ 根據(jù)label的內(nèi)容對(duì)比設(shè)備樹
label內(nèi)容來自設(shè)備樹，比如它的寄存器基地址。用來跟設(shè)備樹(dtsi文件)比較，就可以知道這對(duì)應(yīng)哪一個(gè)GPIO Controller。
下圖是在100asK_imx6ull上運(yùn)行的結(jié)果，通過對(duì)比設(shè)備樹可知gpiochip96對(duì)應(yīng)gpio4：

所以gpio4這組引腳的基準(zhǔn)引腳號(hào)就是96，這也可以“cat base”來再次確認(rèn)。① 先在開發(fā)板的/sys/class/gpio目錄下，找到各個(gè)gpiochipXXX目錄：

② 然后進(jìn)入某個(gè)gpiochip目錄，查看文件label的內(nèi)容
③ 根據(jù)label的內(nèi)容對(duì)比設(shè)備樹
label內(nèi)容來自設(shè)備樹，比如它的寄存器基地址。用來跟設(shè)備樹(dtsi文件)比較，就可以知道這對(duì)應(yīng)哪一個(gè)GPIO Controller。
下圖是在100asK_imx6ull上運(yùn)行的結(jié)果，通過對(duì)比設(shè)備樹可知gpiochip96對(duì)應(yīng)gpio4：

所以gpio4這組引腳的基準(zhǔn)引腳號(hào)就是96，這也可以“cat base”來再次確認(rèn)。

b. 基于sysfs操作引腳：
以100ask_imx6ull為例，它有一個(gè)按鍵，原理圖如下：

那么GPIO4_14的號(hào)碼是96+14=110，可以如下操作讀取按鍵值：

echo 110 > /sys/class/gpio/exportecho in > /sys/class/gpio/gpio110/directioncat /sys/class/gpio/gpio110/valueecho 110 > /sys/class/gpio/unexport

注意：如果驅(qū)動(dòng)程序已經(jīng)使用了該引腳，那么將會(huì)export失敗，會(huì)提示下面的錯(cuò)誤：

對(duì)于輸出引腳，假設(shè)引腳號(hào)為N，可以用下面的方法設(shè)置它的值為1：

echo N > /sys/class/gpio/exportecho out > /sys/class/gpio/gpioN/directionecho 1 > /sys/class/gpio/gpioN/valueecho N > /sys/class/gpio/unexport

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總結(jié)

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