2. GPIO¶
GPIO是General Purpose I/O的缩写,即通用输入输出端口,简单来说就是MCU/CPU可控制的引脚, 这些引脚通常有多种功能,最基本的是高低电平输入检测和输出,部分引脚还会与主控器的片上外设绑定, 如作为串口、I2C、网络、电压检测的通讯引脚。
Linux提供了GPIO子系统驱动框架,使用该驱动框架即可灵活地控制板子上的GPIO。
2.1. 引脚分布图¶

2.2. GPIO命名¶
Rockchip Pin的ID按照 控制器(bank)+端口(port)+索引序号(pin) 组成。
控制器和GPIO控制器数量⼀致(GPIO0, GPIO1, GPIO2, GPIO3, GPIO4)
端口固定 A、B、C和D,每个端口仅有8个索引号,(a=0,b=1,c=2,d=3)
索引序号固定 0、1、2、3、4、5、6、7
rv1106具有5个GPIO控制器,可以控制32个IO,作为GPIO功能时,端口⾏为由GPIO控制器寄存器配置。
GPIO1_C4表达的意思为第1组控制器,端口号为C,索引号为4。该引脚号的计算公式为 32 x 1 + 2 x 8 + 4 = 52
例如GPIO1_C4,计算公式为
32 x 1 + 2 x 8 + 4 = 52
例如GPIO3_B2,计算公式为
32 x 3 + 8 x 1 + 2 = 106
例如GPIO0_D6,计算公式为
32 x 0 + 8 x 3 + 6 = 30
例如GPIO4_A7,计算公式为
32 x 4 + 8 x 0 + 7 = 135
板卡上除了主控芯片原生IO,也使用i2c扩展gpio(GPIO5),使用拓展IO的计算方式不一样,基地址是272,因此基于GPIO5的引脚公式需要加上基地址,
例如GPIO5_PA4,计算公式为
272 + 0 x 8 + 4 = 276
例如GPIO5_PB4,计算公式为
272 + 1 x 8 + 4 = 284
2.3. 使用GPIO sysfs接口控制IO¶
在Linux中,最常见的读写GPIO方式就是用GPIO sysfs interface, 是通过操作 /sys/class/gpio 目录下的 export 、 unexport 、gpio{N}/direction, gpio{N} /value (用实际引脚号替代{N})等文件实现的,经常出现shell脚本里面。 在kernel 4.8开始,加入了libgpiod的支持;而原有基于sysfs的访问方式,将被逐渐放弃。
引脚 |
控制器 |
端口号 |
索引号 |
计算结果 |
---|---|---|---|---|
GPIO1_C4 |
1 |
C |
4 |
52 (32 x 1 + 8 x 2 + 4) |
GPIO3_B2 |
3 |
B |
2 |
106 (32 x 3 + 8 x 1 + 2) |
GPIO0_D6 |
0 |
D |
6 |
30 (32 x 0 + 8 x 3 + 6) |
GPIO5_PA4 |
x |
0 |
4 |
276 (272 + 8 x 0 + 4) |
GPIO5_PB4 |
0 |
1 |
6 |
284 (272 + 8 x 1 + 4) |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 | #以下所有操作均需要打开管理者权限使用
#使能引脚GPIO1_C4
echo 52 > /sys/class/gpio/export
#设置引脚为输入模式
echo in > /sys/class/gpio/gpio52/direction
#读取引脚的值
cat /sys/class/gpio/gpio52/value
#设置引脚为输出模式
echo out > /sys/class/gpio/gpio52/direction
#设置引脚为低电平
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio52/value
#设置引脚为高电平
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio52/value
#复位引脚
echo 52 > /sys/class/gpio/unexport
|
2.4. 使用libgpiod控制IO(推荐)¶
libgpiod是一种字符设备接口,GPIO访问控制是通过操作字符设备文件(比如 /dev/gpiodchip0 )实现的, 并通过libgpiod提供一些命令工具、c库以及python封装。
1 2 | #安装gpiod 命令行工具
sudo apt install gpiod
|
gpiod工具的使用方法与sysfs接口的不同,gpiod是以控制器为单位,然后再详细到端口号和索引号,即gpiod使用两个数据确定引脚
引脚 |
控制器 |
端口号 |
索引号 |
gpiod的使用结果 |
---|---|---|---|---|
GPIO1_C4 |
1 |
C |
4 |
1 20(8 x 2 + 4) |
GPIO3_B2 |
3 |
B |
2 |
3 10(8 x 1 + 2) |
GPIO0_D6 |
0 |
D |
6 |
0 30(8 x 3 + 6) |
GPIO5_PB4 |
5 |
1 |
4 |
5 12(8 x 1 + 4) |
GPIO5_PA4 |
5 |
0 |
4 |
5 4(8 x 0 + 4) |
常用的命令行如下,可使用 -h 查看命令相对应的使用说明(以GPIO1_C4为例)
命令 |
作用 |
使用举例 |
说明 |
---|---|---|---|
gpiodetect |
列出所有的GPIO控制器 |
gpiodetect(无参数) |
列出所有的GPIO控制器 |
gpioinfo |
列出gpio控制器的引脚情况 |
gpioinfo 1 |
列出第一组控制器引脚组情况 |
gpioset |
设置gpio |
gpioset 1 20=0 |
设置第一组控制器编号20引脚为低电平 |
gpioget |
获取gpio引脚状态 |
gpioget 1 20 |
获取第一组控制器编号20的引脚状态 |
gpiomon |
监控gpio的状态 |
gpiomon 1 20 |
监控第一组控制器编号20的引脚状态 |
重要
Rockchip Pin的ID按照 控制器(bank)+端口(port)+索引序号(pin) 组成。其中端口号和索引号会合并成一个数值传入到gpiod里去 并不是所有的引脚都能够使用libgpiod控制,例如led之类的一些已经被使用的引脚。当使用这些被定义的引脚就会出现,设备繁忙,进而无法使用
2.5. FAQs¶
- Q1:当使用GPIO时出现
gpioset: error setting the GPIO line values: Device or resource busy
或者-bash: echo: 写错误: 设备或资源忙
A1:说明GPIO被占用了,占用的原因可能是设备树里把该引脚作为gpio或者其他复用功能被使用了。