英創(chuàng)信息技術(shù)GPIO應(yīng)用于Linux LED子系統(tǒng)和輸入事件偵測介紹

GPIO(General-purpose input/output)即通用輸入輸出，根據(jù)名字就能夠了解到在實(shí)際應(yīng)用中可以有很多種用途，最常見的便是用來控制LED燈的亮滅，或用來偵測輸入信號的高低變化。英創(chuàng)工控主板都給用戶提供了豐富的GPIO資源，ESMARC系列的板卡擁有32位GPIO，為了方便用戶能夠更方便的進(jìn)行開發(fā)，英創(chuàng)公司進(jìn)一步在軟件上也增加了一些實(shí)用的功能。在GPIO用作控制LED燈的時候，用戶可以直接使用Linux的LED子系統(tǒng)來對指定的GPIO口進(jìn)行設(shè)置和操作，比如LED的亮滅或者設(shè)置觸發(fā)方式等。如果是將GPIO設(shè)置為輸入狀態(tài)偵測輸入信號的高低變化，一旦電平發(fā)生變化，內(nèi)核就會通知應(yīng)用程序，這時使用select函數(shù)就可以接收到內(nèi)核發(fā)出的消息，不用再通過while或者for函數(shù)不斷的輪詢，實(shí)際的功能已經(jīng)在ESMARC系列的ESM6800主板上通過測試和驗(yàn)證了。下面就針對兩個功能來介紹一下具體的使用方法。

用戶使用GPIO控制LED燈，可以直接調(diào)用英創(chuàng)公司提供的API函數(shù)，將GPIO置為輸出然后置高或者置低。不過Linux系統(tǒng)將控制LED燈的這部分功能整合起來，設(shè)計成了一個標(biāo)準(zhǔn)的LED子系統(tǒng)，對LED子系統(tǒng)的操作在shell環(huán)境中就能完成。英創(chuàng)公司也將這部分功能的支持加入到了板卡中，如果熟悉使用LED子系統(tǒng)來控制的用戶，就可以選用這種方式。通過加載一個內(nèi)核模塊led-emtronix.ko來啟用LED子系統(tǒng)，加載的時候通過參數(shù)gpios來設(shè)置需要使用LED子系統(tǒng)操作的GPIO，gpios參數(shù)為一個32位的整數(shù)，代表32位GPIO，1表示enable而0表示disable。所以當(dāng)我們選用GPIO0～GPIO3時，加載內(nèi)核模塊的命令如下：insmode led-emtronix.ko gpios=0x0f，加載完成后，用戶可以在/sys/class/leds/目錄下看到新生成了四個對應(yīng)的文件夾LED1、LED2、LED3和LED4，注意，為了方便用戶區(qū)分，LED子文件夾的標(biāo)號和GPIO的標(biāo)號是一一對應(yīng)的，比如GPIO10生成的子文件夾為LED10。

加載內(nèi)核模塊

我們選擇LED0這個目錄進(jìn)入，可以看到里面有許多文件，我們要使用到的文件為brightness和trigger這兩個。

文件列表

brightness這個文件用來控制LED的開關(guān)，對應(yīng)板卡的GPIO電平高低，當(dāng)brightness文件的值為0時，GPIO輸出低電平，當(dāng)brightness文件的值為1時GPIO則輸出高電平，需要注意的是，加載內(nèi)核模塊后，默認(rèn)情況為輸出低電平即brightness文件的值為0。在shell中需要查看brightness的值可以使用命令cat brightness：

查看brightness文件

如果是需要設(shè)置brightness文件的值，則可以使用echo命令：

設(shè)置brightness文件的值

另一個文件trigger的作用是設(shè)置觸發(fā)方式，默認(rèn)為none即沒有觸發(fā)方式。使用cat命令讀取trigger文件可以得到支持的所有觸發(fā)方式，如下圖看到有磁盤，定時器，心跳，背光等多種觸發(fā)方式：

查看觸發(fā)方式

有方括號的表示為現(xiàn)在的有效觸發(fā)方式，如果要選用heartbeat作為觸發(fā)方式，還是使用echo命令來進(jìn)行設(shè)置：

設(shè)置trigger

設(shè)置之后可以通過示波器看到對應(yīng)的GPIO像心跳一樣，每秒會進(jìn)行一次拉高拉底。按照上面所介紹的方法，就能夠使用LED子系統(tǒng)來對板卡的GPIO進(jìn)行控制。

接下來介紹一下輸入事件通知的功能，英創(chuàng)板卡的GPIO上電是默認(rèn)都為輸入狀態(tài)（有3.3V上拉），在默認(rèn)狀態(tài)下是不會響應(yīng)輸入電平變化進(jìn)行事件通知的。要啟用這一功能，需要調(diào)用英創(chuàng)公司提供的，設(shè)置GPIO輸入狀態(tài)的API來實(shí)現(xiàn)。也就是在程序中需要調(diào)用一次API，設(shè)置GPIO為輸入，才會使能這一位GPIO的輸入事件通知功能，代碼如下：

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;

}

當(dāng)設(shè)置完成后，GPIO作為輸入狀態(tài)，同時內(nèi)核會在輸入的電平變化時通知應(yīng)用層，使用select函數(shù)來監(jiān)聽GPIO的句柄的讀事件就能夠獲取到通知，用戶可以通過多線程的方式來實(shí)現(xiàn)，代碼如下：

while( 1 )

{

//設(shè)置讀事件

FD_ZERO(&fdRead);

FD_SET(fd,&fdRead);

//設(shè)置超時時間

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)

{

//判斷是否讀事件

if (FD_ISSET(fd,&fdRead))

{

//讀事件觸發(fā)，進(jìn)行相應(yīng)的動作

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);

}

}

}

當(dāng)輸入電平發(fā)生變化，select偵測到讀事件，就可以進(jìn)行相應(yīng)的操作，示例代碼只是簡單的讀取了當(dāng)前GPIO的輸入電平狀態(tài)，用戶可以根據(jù)實(shí)際的應(yīng)用來修改。當(dāng)有多路GPIO用于偵測輸入電平變化的時候，在接收到讀事件后，如果需要判斷是哪一位GPIO偵測到電平變化，就要立刻讀取當(dāng)前GPIO的狀態(tài)來以此進(jìn)行判斷。對于不需要這一功能的用戶也不會有什么影響，當(dāng)調(diào)用函數(shù)將GPIO設(shè)置為輸入后，不使用select函數(shù)去監(jiān)聽GPIO的句柄即可，其他功能都和原來一致。

英創(chuàng)公司希望通過增加一些類似的實(shí)用功能，讓用戶的開發(fā)能夠更加方便，如果在使用過程中遇到任何問題，可以和英創(chuàng)公司的工程師聯(lián)系尋求技術(shù)支持。