GPIO应用于Linux LED子系统和输入事件侦测

　　GPIO(General-purpose input/output)即通用输入输出，根据名字就能够了解到在实际应用中可以有很多种用途，最常见的便是用来控制LED灯的亮灭，或用来侦测输入信号的高低变化。英创工控主板都给用户提供了丰富的GPIO资源，ESMARC系列的板卡拥有32位GPIO，为了方便用户能够更方便的进行开发，英创公司进一步在软件上也增加了一些实用的功能。在GPIO用作控制LED灯的时候，用户可以直接使用Linux的LED子系统来对指定的GPIO口进行设置和操作，比如LED的亮灭或者设置触发方式等。如果是将GPIO设置为输入状态侦测输入信号的高低变化，一旦电平发生变化，内核就会通知应用程序，这时使用select函数就可以接收到内核发出的消息，不用再通过while或者for函数不断的轮询，实际的功能已经在ESMARC系列的ESM6800主板上通过测试和验证了。下面就针对两个功能来介绍一下具体的使用方法。

 

　　用户使用GPIO控制LED灯，可以直接调用英创公司提供的API函数，将GPIO置为输出然后置高或者置低。不过Linux系统将控制LED灯的这部分功能整合起来，设计成了一个标准的LED子系统，对LED子系统的操作在shell环境中就能完成。英创公司也将这部分功能的支持加入到了板卡中，如果熟悉使用LED子系统来控制的用户，就可以选用这种方式。通过加载一个内核模块led-emtronix.ko来启用LED子系统，加载的时候通过参数gpios来设置需要使用LED子系统操作的GPIO，gpios参数为一个32位的整数，代表32位GPIO，1表示enable而0表示disable。所以当我们选用GPIO0～GPIO3时，加载内核模块的命令如下：insmode led-emtronix.ko gpios=0x0f，加载完成后，用户可以在/sys/class/leds/目录下看到新生成了四个对应的文件夹LED1、LED2、LED3和LED4，注意，为了方便用户区分，LED子文件夹的标号和GPIO的标号是一一对应的，比如GPIO10生成的子文件夹为LED10。

 

加载内核模块

 

　　我们选择LED0这个目录进入，可以看到里面有许多文件，我们要使用到的文件为brightness和trigger这两个。

 

文件列表

 

　　brightness这个文件用来控制LED的开关，对应板卡的GPIO电平高低，当brightness文件的值为0时，GPIO输出低电平，当brightness文件的值为1时GPIO则输出高电平，需要注意的是，加载内核模块后，默认情况为输出低电平即brightness文件的值为0。在shell中需要查看brightness的值可以使用命令cat brightness：

 

查看brightness文件

 

　　如果是需要设置brightness文件的值，则可以使用echo命令：

 

设置brightness文件的值

 

　　另一个文件trigger的作用是设置触发方式，默认为none即没有触发方式。使用cat命令读取trigger文件可以得到支持的所有触发方式，如下图看到有磁盘，定时器，心跳，背光等多种触发方式：

 

查看触发方式

 

　　有方括号的表示为现在的有效触发方式，如果要选用heartbeat作为触发方式，还是使用echo命令来进行设置：

 

设置trigger

 

　　设置之后可以通过示波器看到对应的GPIO像心跳一样，每秒会进行一次拉高拉底。按照上面所介绍的方法，就能够使用LED子系统来对板卡的GPIO进行控制。

 

　　接下来介绍一下输入事件通知的功能，英创板卡的GPIO上电是默认都为输入状态（有3.3V上拉），在默认状态下是不会响应输入电平变化进行事件通知的。要启用这一功能，需要调用英创公司提供的，设置GPIO输入状态的API来实现。也就是在程序中需要调用一次API，设置GPIO为输入，才会使能这一位GPIO的输入事件通知功能，代码如下：

 

　　int GPIO_OutDisable(int fd, unsigned int dwDisBits)

　　{

　　　　int                       rc;

　　　　struct double_pars    dpars;

 

　　　　dpars.par1 = ESM6800_GPIO_OUTPUT_DISABLE;

　　　　dpars.par2 = dwDisBits;

 

　　　　rc = write(fd, &dpars, sizeof(struct double_pars));

　　　　return rc;

　　}

 

　　rc = GPIO_OutDisable(fd, i1); //set GPIO as input

　　if(rc < 0)

　　{

　　　　printf("GPIO_OutEnable::failed %d\n", rc);

　　　　return rc;

　　}

 

　　当设置完成后，GPIO作为输入状态，同时内核会在输入的电平变化时通知应用层，使用select函数来监听GPIO的句柄的读事件就能够获取到通知，用户可以通过多线程的方式来实现，代码如下：

 

 

　　while( 1 )

　　{

　　　　//设置读事件

　　　　FD_ZERO(&fdRead);

　　　　FD_SET(fd,&fdRead);

 

　　　　//设置超时时间

　　aTime.tv_sec = 0;

　　aTime.tv_usec = 20000;

 

　　ret = select(fd+1,&fdRead,NULL,NULL,&aTime);

　　//printf( "select ret = %d\n", ret);

 

              if (ret < 0 )

              {

                     printf("error!\n");

                     break;

              }

 

              if (ret > 0)

              {

                     //判断是否读事件

                     if (FD_ISSET(fd,&fdRead))

                     {

                            //读事件触发，进行相应的动作

                            dwPinState = 0xffffffff;

                            rc = GPIO_PinState(fd, &dwPinState);

                            if(rc < 0)

                            {

                                   printf("GPIO_PinState::failed %d\n", rc);

                                   return rc;

                            }

                            printf("PinState = 0x%08x\n", dwPinState);

                     }

       }

　　}

 

　　当输入电平发生变化，select侦测到读事件，就可以进行相应的操作，示例代码只是简单的读取了当前GPIO的输入电平状态，用户可以根据实际的应用来修改。当有多路GPIO用于侦测输入电平变化的时候，在接收到读事件后，如果需要判断是哪一位GPIO侦测到电平变化，就要立刻读取当前GPIO的状态来以此进行判断。对于不需要这一功能的用户也不会有什么影响，当调用函数将GPIO设置为输入后，不使用select函数去监听GPIO的句柄即可，其他功能都和原来一致。

 

　　英创公司希望通过增加一些类似的实用功能，让用户的开发能够更加方便，如果在使用过程中遇到任何问题，可以和英创公司的工程师联系寻求技术支持。

 

        成都英创信息技术有限公司　http://www.emtronix.com

        原文链接　http://www.emtronix.com/article/article20181105.html