GPIO控制

嵌入式linux下应用编程会经常使用到gpio，GPIO 可以通过 sysfs 方式进行操控，进入到/sys/class/gpio 目录下，如下所示：

可以看到该目录下包含两个文件 export、 unexport 以及 5 个 gpiochipX（X 等于 0、 32、 64、 96、 128）命名的文件夹。
⚫ gpiochipX：当前 SoC 所包含的 GPIO 控制器，不同的soc包含不同的GPIO控制器，当前使用的soc的GPIO控制器分别为 GPIO1、 GPIO2、 GPIO3、 GPIO4、 GPIO5，在这里分别对应 gpiochip0、 gpiochip32、gpiochip64、 gpiochip96、 gpiochip128 这 5 个文件夹，每一个 gpiochipX 文件夹用来管理一组 GPIO。
随便进入到其中某个目录下，可以看到这些目录下包含了如下文件：

在这个目录我们主要关注的是 base、 label、 ngpio 这三个属性文件，这三个属性文件均是只读、不可写。
base：与 gpiochipX 中的 X 相同，表示该控制器所管理的这组 GPIO 引脚中最小的编号。每一个 GPIO引脚都会有一个对应的编号， Linux 下通过这个编号来操控对应的 GPIO 引脚。

label：该组 GPIO 对应的标签，也就是名字。

ngpio：该控制器所管理的 GPIO 引脚的数量（所以引脚编号范围是： base ~ base+ngpio-1）。

对于给定的一个 GPIO 引脚，如何计算它在 sysfs 中对应的编号呢？其实非常简单，譬如给定一个 GPIO引脚为 GPIO4_IO16，那它对应的编号是多少呢？首先我们要确定 GPIO4 对应于 gpiochip96，该组 GPIO 引脚的最小编号是 96（对应于 GPIO4_IO0），所以 GPIO4_IO16 对应的编号自然是 96 + 16 = 112；同理GPIO3_IO20 对应的编号是 64 + 20 = 84。
⚫ export：用于将指定编号的 GPIO 引脚导出。在使用 GPIO 引脚之前，需要将其导出，导出成功之后才能使用它。注意 export 文件是只写文件，不能读取，将一个指定的编号写入到 export 文件中即可将对应的 GPIO 引脚导出，譬如：

echo 0 > export # 导出编号为 0 的 GPIO 引脚

导出成功之后会发现在/sys/class/gpio 目录下生成了一个名为 gpio0 的文件夹（gpioX， X 表示对应的编号）。这个文件夹就是导出来的 GPIO 引脚对应的文件夹，用于管理、控制该 GPIO 引脚，稍后再给大家介绍。

unexport：将导出的 GPIO 引脚删除。当使用完 GPIO 引脚之后，我们需要将导出的引脚删除，同样该文件也是只写文件、不可读，譬如：

echo 0 > unexport # 删除导出的编号为 0 的 GPIO 引脚

删除成功之后，之前生成的 gpio0 文件夹就会消失！
以上就给大家介绍了/sys/class/gpio 目录下的所有文件和文件夹，控制 GPIO 引脚主要是通过 export 导出之后所生成的 gpioX（X 表示对应的编号）文件夹，在该文件夹目录下存在一些属性文件可用于控制 GPIO引脚的输入、输出以及输出的电平状态等。

GPIO使用

将指定的编号写入到 export 文件中，可以导出指定编号的 GPIO 引脚，导出成功之后会在/sys/class/gpio目录下生成对应的 gpioX（X 表示 GPIO 的编号）文件夹，以前面所生成的 gpio0 为例，进入到 gpio0 目录，该目录下的文件如下所示：

我们主要关心的文件是 active_low、 direction、 edge 以及 value 这四个属性文件，接下来分别介绍这四个属性文件的作用：

⚫ direction：配置 GPIO 引脚为输入或输出模式。该文件可读、可写，读表示查看 GPIO 当前是输入还是输出模式，写表示将 GPIO 配置为输入或输出模式；读取或写入操作可取的值为"out"（输出模式）和"in"（输入模式），如下所示：

⚫ value：在 GPIO 配置为输出模式下，向 value 文件写入"0"控制 GPIO 引脚输出低电平，写入"1"则控制 GPIO 引脚输出高电平。在输入模式下，读取 value 文件获取 GPIO 引脚当前的输入电平状态。譬如：

# 获取 GPIO 引脚的输入电平状态
echo "in" > direction
cat value
# 控制 GPIO 引脚输出高电平
echo "out" > direction
echo "1" > value

⚫ active_low：这个属性文件用于控制极性，可读可写，默认情况下为 0，譬如：

# active_low 等于 0 时
echo "0" > active_low
echo "out" > direction
echo "1" > value #输出高
echo "0" > value #输出低
# active_low 等于 1 时
$ echo "1" > active_low
$ echo "out" > direction
$ echo "1" > value #输出低
$ echo "0" > value #输出高

由此看出， active_low 的作用已经非常明显了，对于输入模式来说也同样适用。

⚫ edge：控制中断的触发模式，该文件可读可写。在配置 GPIO 引脚的中断触发模式之前，需将其设置为输入模式：
非中断引脚： echo "none" > edge
上升沿触发： echo "rising" > edge
下降沿触发： echo "falling" > edge
边沿触发： echo "both" > edge
当引脚被配置为中断后可以使用 poll()函数监听引脚的电平状态变化，在后面的示例中将向大家介绍。

注意：并不是任何时候都会存在edge文件，当GPIO控制器没有进行中断配置时，edge是不存在的。所以使用edge进行中断配置，必须保证设备树中GPIO控制器进行了中断配置：

类似如下情况，设备树不进行GPIO控制器的中断描述时，edge不存在！

input子系统，gpio-keys使用

当我们希望gpio作为输入并且由中断触发时可以使用linux自带的key驱动。如果要使用内核自带的 KEY 驱动的话需要配置 Linux 内核。按照如下路径找到相应的配置选项：

Linux 内核自带的 KEY 驱动文件为drivers/input/keyboard/gpio_keys.c， gpio_keys.c 采用了 platform 驱动框架，在 KEY 驱动上使用了 input 子系统实现。

要使用 Linux 内核自带的按键驱动程序很简单，只需要根据Documentation/devicetree/bindings/input/gpio-keys.txt 这个文件在设备树中添加指定的设备节点即可，节点要求如下：
①、节点名字为“gpio-keys”。
②、 gpio-keys 节点的 compatible 属性值一定要设置为“gpio-keys”。
③、所有的 KEY 都是 gpio-keys 的子节点，每个子节点可以用如下属性描述自己：
        gpios： KEY 所连接的 GPIO 信息。
        interrupts： KEY 所使用 GPIO 中断信息，不是必须的，可以不写。
        label： KEY 名字
        linux,code： KEY 要模拟的按键，也就是示例代码 58.1.2.4 中的这些按键。
④、如果按键要支持连按的话要加入 autorepeat。
打开 dts，根据上面的要求创建对应的设备节点，设备节点内容如下所示：

gpio-keys {
    compatible = "gpio-keys";
    #address-cells = <1>;
    #size-cells = <0>;
    autorepeat;

    key0 {
        label = "GPIO Key Enter";
        linux,code = <KEY_ENTER>;
        gpios = <&gpio1 18 GPIO_ACTIVE_LOW>;
    };
};

注意：缺省interrupts属性的前提是GPIO控制器已经配置了中断，如果使用电平触发中断，则不建议保留autorepeat属性，否则会一直触发中断。