前言

GPIO(General Purpose Input/Output)通用输入/输出接口,是十分灵活软件可编程的接口,功能强大,十分常用,SOC也非常依赖GPIO,在实际应用中几乎都能看到它的影子,在Linux内核驱动的学习中,这部分相对来说也是比较基础的,但是涉及的东西其实相对来说也比较多,感觉还是很有必要学习和总结一下。

功能

正如之前所说,GPIO是通用输入输出接口,所以,相应的内核驱动中GPIO的基本功能总体可以总结为以下几点:

  • 输出设定电平:可以根据用户的需要,向驱动写入相应的值(比如1或0)然后GPIO输出高低电平(高=1;低=0);
  • 读取输入电平:可以读取GPIO上输入的高低电平;实际的应用比如按键或者其他一些传感器的信号;
  • 触发外部中断:输入信号可以作为中断信号,包括边沿触发,高电平触发,低电平触发等等;

如何使用

关于如何使用GPIO,从 Linux 2.6.3x以后就开始有gpiolib库了,大大简化了操作GPIO的流程,如何在内核中添加gpiolib的支持呢?可以参考下面的做法;

make menuconfig
Device Drivers  --->
    -*- GPIO Support  --->
        [*]   /sys/class/gpio/... (sysfs interface)

究其原理的话,追本溯源可能篇幅会很长,后面再现学现卖,对于单纯使用GPIO,感觉应该有以下几个步骤:

  • 在你的设备节点里添加gpios属性;例如: gpios = <0 0 GPIO_ACTIVE_LOW>;
  • 在驱动中解析设备树中的节点gpios
  • 调用gpiolib的接口可以在驱动中对gpio进行操作;
  • 设置具体的gpio的功能:
    • 设置为输出引脚;
    • 设置为输入引脚;
    • 设置为外部中断;

设备树

相应的设备树可以写成

gpio_keys {
 	compatible = gpio-keys;
 	...
	button@1 {
		wakeup-source;
		linux,code = <KEY_ESC>;
		label = ESC;
	 	gpios = <&gpio0 0 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
 	};
};

API

|函数| 功能 | |–|–| | bool gpio_is_valid(int number) | 判断当前gpio是否有效 | | int gpio_request(unsigned gpio, const char *label) | 申请gpio的资源| | void gpio_free(unsigned gpio) | 释放已经申请的gpio资源 | | int gpio_direction_input(unsigned gpio) | 设置为输入 | | int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value) |设置为输出 | | int gpio_get_value(unsigned gpio)| 获取输入值| | void gpio_set_value(unsigned gpio, int value)| 设置输出值| | int gpio_to_irq(unsigned gpio)| 获取gpio上的中断号| | int irq_to_gpio(unsigned int irq)| 获取中断号对应的gpio | |int devm_gpio_request_one(struct device *dev, unsigned gpio,unsigned long flags, const char *label)| 为gpio分配外部中断资源| |void devm_gpio_free(struct device *dev, unsigned int gpio)| 释放已经申请的中断资源| 这里先大致介绍一下一般会用到的接口,还有一些遗漏,以后会慢慢补充。

总结

这里我简单介绍了gpio,罗列了一下Linux操作gpio可能会涉及到的知识点,包括需要对在设备树里注册节点,一些gpiolib的常用接口,这里还没有给出详细的实现代码,后面会对每一个部分的使用单独进行介绍,包括输入输出,中断唤醒,Input设备等等,篇幅和能力有限,如有错误,不吝赐教。