3. GPIO控制¶

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。

3.1. GPIO性能¶

灌电流与拉电流为0-40mA可配置

3.2. GPIO命名¶

算能 Pin的ID按照控制器(bank)+索引序号(pin) 组成。

控制器和GPIO控制器数量⼀致
控制器固定 A、B、C、D、PWR，对应GPIO控制器0、1、2、3、4
索引序号固定 0、1、2、3、4、5、6、7…

sg200x具有5个控制器，作为GPIO功能时，端口⾏为由GPIO控制器寄存器配置。

GPIO 编号 = GPIO 组号值 + 偏移值

各控制器的GPIO值如下：

控制器	组号值
A	480
B	448
C	416
D	384
PWR	352

GPIOA_1表达的意思为控制器号为A，索引号为1。该引脚号的计算公式为 480+1=481

3.3. 使用GPIO sysfs接口控制IO¶

3.3.1. 命令行的方式¶

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；

GPIO举例计算¶
引脚	控制器	索引号	计算结果
GPIOA_6	A	6	486 (480+6)
GPIOB_5	B	5	453 (448+5)
PWR_GPIO5	PWR	5	357 (32 x 0 + 8 x 3 + 6)

#以下所有操作均需要打开管理者权限使用
#使能引脚GPIOA_6
echo 486 > /sys/class/gpio/export

#设置引脚为输入模式
echo in > /sys/class/gpio/gpio486/direction
#读取引脚的值
cat /sys/class/gpio/gpio486/value

#设置引脚为输出模式
echo out > /sys/class/gpio/gpio486/direction
#设置引脚为低电平
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio486/value
#设置引脚为高电平
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio486/value

#复位引脚
echo 486 > /sys/class/gpio/unexport

3.4. 使用libgpiod控制IO¶

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。

想要使用libgpiod，需要在板卡上安装libgpiod库。

#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

GPIO举例计算¶
引脚	控制器	索引号	计算结果
GPIOA_6	A	6	0 6
GPIOB_5	B	5	2 5
PWR_GPIO5	PWR	4	4 5

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GPIOA_6为例）

**libgpiod命令**¶
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 0	列出第一组控制器引脚组情况
gpioset	设置gpio	gpioset 0 6=0	设置第一组控制器编号6引脚为低电平
gpioget	获取gpio引脚状态	gpioget 0 6	获取第一组控制器编号6的引脚状态
gpiomon	监控gpio的状态	gpiomon 0 6	监控第一组控制器编号6的引脚状态

重要

算能 Pin的ID按照控制器(bank)+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，例如心跳灯、wifi供电使能之类的一些已经被使用的引脚。

3.5. 使用debug接口查看IO¶

/sys/kernel/debug/gpio是一个特殊的接口，用于在Linux系统中进行GPIO（通用输入输出）调试和管理。这个接口通常用于开发者在调试硬件时进行GPIO的配置、读取和监控。

#查看io状态
sudo cat /sys/kernel/debug/gpio

可以从debug接口中查看IO的使用情况，输入/输出，当前电平，是否使用中断等。

例如gpio-353号脚，作为了wifi的使能脚，占用名字是”wifi_pwr_en”，这是因为设备树上定义了wifi_pwr_en节点，使用了”regulator-fixed”驱动配置了这个引脚，作用是启动快速拉高电平，那么驱动占用并且没有提供控制接口就不能在应用层进行控制。

例如gpio-452号脚，作为了用户按键引脚，占用名字是”usr_key”，这是因为使用“gpio-key”驱动配置了这个引脚，标签是”usr_key”，作用是输入中断检测，可见当前状态为“in hi IRQ”，表示输入、当前电平为高，中断触发。

例如gpio-486号脚，占用名字是”sysfs”，就是前面使用GPIO sysfs接口控制IO，控制GPIOA_6，使能引脚，设置为输入，没有使用中断，可见当前状态为高电平。

3.6. 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。