文件IO方式操作GPIO

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0 前言

    本文描述如果通过文件IO sysfs方式控制EasyARM GPIO端口。通过sysfs方式控制GPIO，先访问/sys/class/gpio目录，向export文件写入GPIO编号，使得该GPIO的操作接口从内核空间暴露到用户空间，GPIO的操作接口包括direction和value等，direction控制GPIO方向，而value可控制GPIO输出或获得GPIO输入。

    Linux学习可从应用出发，先不纠结Linux驱动编写，先把Linux给玩起来。

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    【代码仓库】

    代码仓库位于bitbucket—— easyarm-gpio-sysfs，请使用Hg克隆或者直接下载zip包。请不要使用任何版本的IE浏览器访问链接，除非你已经知道所使用的IE浏览器符合HTML5标准。推荐使用谷歌或者火狐浏览器访问，若使用国产双核浏览器请切换到极速模式。

1 暴露GPIO操作接口

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1. static int gpio_export(int pin)  
2. {  
3.     char buffer[BUFFER_MAX];  
4.     int len;  
5.     int fd;  
6.   
7.     fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY);  
8.     if (fd < 0) {  
9.         fprintf(stderr, "Failed to open export for writing!\n");  
10.         return(-1);  
11.     }  
12.   
13.     len = snprintf(buffer, BUFFER_MAX, "%d", pin);  
14.     if (write(fd, buffer, len) < 0) {  
15.         fprintf(stderr, "Fail to export gpio!");  
16.         return -1;  
17.     }  
18.      
19.     close(fd);  
20.     return 0;  
21. }  

2 隐藏GPIO操作接口

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1. static int gpio_unexport(int pin)  
2. {  
3.     char buffer[BUFFER_MAX];  
4.     int len;  
5.     int fd;  
6.   
7.     fd = open("/sys/class/gpio/unexport", O_WRONLY);  
8.     if (fd < 0) {  
9.         fprintf(stderr, "Failed to open unexport for writing!\n");  
10.         return -1;  
11.     }  
12.   
13.     len = snprintf(buffer, BUFFER_MAX, "%d", pin);  
14.     if (write(fd, buffer, len) < 0) {  
15.         fprintf(stderr, "Fail to unexport gpio!");  
16.         return -1;  
17.     }  
18.      
19.     close(fd);  
20.     return 0;  
21. }  

3 配置GPIO方向

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1. static int gpio_direction(int pin, int dir)  
2. {  
3.     static const char dir_str[] = "in\0out";  
4.     char path[DIRECTION_MAX];  
5.     int fd;  
6.   
7.     snprintf(path, DIRECTION_MAX, "/sys/class/gpio/gpio%d/direction", pin);  
8.     fd = open(path, O_WRONLY);  
9.     if (fd < 0) {  
10.         fprintf(stderr, "failed to open gpio direction for writing!\n");  
11.         return -1;  
12.     }  
13.   
14.     if (write(fd, &dir_str[dir == IN ? 0 : 3], dir == IN ? 2 : 3) < 0) {  
15.         fprintf(stderr, "failed to set direction!\n");  
16.         return -1;  
17.     }  
18.   
19.     close(fd);  
20.     return 0;  
21. }  

    【简单说明】

    【1】dir_str[dir == IN ? 0 : 3], dir == IN ? 2 : 3 如果输入为常数宏IN， 取dir_str[0]=“in”；若输入常数宏为OUT，取dir_str[0]=“out”。此处巧妙的使用了在数组中的“\0”。

4 控制GPIO输出

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1. static int gpio_write(int pin, int value)  
2. {  
3.     static const char values_str[] = "01";  
4.     char path[DIRECTION_MAX];  
5.     int fd;  
6.   
7.     snprintf(path, DIRECTION_MAX, "/sys/class/gpio/gpio%d/value", pin);  
8.     fd = open(path, O_WRONLY);  
9.     if (fd < 0) {  
10.         fprintf(stderr, "failed to open gpio value for writing!\n");  
11.         return -1;  
12.     }  
13.   
14.     if (write(fd, &values_str[value == LOW ? 0 : 1], 1) < 0) {  
15.         fprintf(stderr, "failed to write value!\n");  
16.         return -1;  
17.     }  
18.   
19.     close(fd);  
20.     return 0;  
21. }  

5 获得GPIO输入

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1. static int gpio_read(int pin)  
2. {  
3.     char path[DIRECTION_MAX];  
4.     char value_str[3];  
5.     int fd;  
6.   
7.     snprintf(path, DIRECTION_MAX, "/sys/class/gpio/gpio%d/value", pin);  
8.     fd = open(path, O_RDONLY);  
9.     if (fd < 0) {  
10.         fprintf(stderr, "failed to open gpio value for reading!\n");  
11.         return -1;  
12.     }  
13.   
14.     if (read(fd, value_str, 3) < 0) {  
15.         fprintf(stderr, "failed to read value!\n");  
16.         return -1;  
17.     }  
18.   
19.     close(fd);  
20.     return (atoi(value_str));  
21. }  

6 GPIO翻转操作

    【main函数】

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1. int main(int argc, char *argv[])  
2. {  
3.     int i = 0;  
4.     gpio_export(P24);  
5.   
6.     gpio_direction(P24, OUT); // GPIO为输出状态  
7.     for (i = 0; i < 10; i++) {  
8.         printf("LED Blink\n");  
9.         gpio_write(P24, i % 2);  
10.         usleep(500 * 1000);  
11.     }  
12.     gpio_write(P24, 0); // 恢复输出低电平  
13.   
14.     gpio_unexport(P24);  
15.     return 0;  
16. }  

    【makefile】——此处的代码tab显示可能存在问题，请以代码仓库为主。

[plain] view plain copy

1. # 可执行文件  
2. TARGET=test  
3. # 源文件  
4. SRCS=gpio-sysfs.c  
5.   
6. # 目标文件  
7. OBJS=$(SRCS:.c=.o)  
8.   
9. # 指令编译器和选项  
10. CROSS=arm-fsl-linux-gnueabi-  
11. CC=$(CROSS)gcc  
12. STRIP=$(CROSS)strip  
13. CFLAGS=-Wall -std=gnu99 -O2  
14.   
15. $(TARGET):$(OBJS)  
16.  $(CC) -o $@ $^  
17.  $(STRIP) $@  
18.   
19. clean:  
20.  rm -rf $(TARGET) $(OBJS)  
21.   
22. # 连续动作，先清除再编译链接，复制到tftpboot中  
23. install:clean $(TARGET)  
24.  @echo 复制到tftpboot目录  
25.  cp $(TARGET) ~/tftpboot  
26.  @echo 复制结束  
27.   
28. # 编译规则 $@代表目标文件 $< 代表第一个依赖文件  
29. %.o:%.c  
30.  $(CC) $(CFLAGS) -o $@ -c $<