0 前言
本文描写叙述假设通过文件IO sysfs方式控制树莓派 GPIO端口。通过sysfs方式控制GPIO，先訪问/sys/class/gpio文件夹，向export文件写入GPIO编号，使得该GPIO的操作接口从内核空间暴露到用户空间，GPIO的操作接口包含direction和value等，direction控制GPIO方向，而value可控制GPIO输出或获得GPIO输入。
Linux学习可从应用出发，先不纠结Linux驱动编写，先把Linux给玩起来。
【同样与不同】
本文和【EasyARM i.mx28学习笔记——文件IO方式操作GPIO】内容类似，大部分代码同样。通过文件IO操作能够有效地避免平台差异，尽管EasyARM im287平台和树莓派全然不同，可是通过sysfs操作GPIO实现代码大致同样。
和EasyARM im287不同，此处并没有使用交叉编译工具，有树莓派中的gcc工具链编译链接获得可运行文件，而EasyARM im287并不能这样操作。EasyARM im287採用busybox指令集，这也与树莓派中的debian指令集存在差异。
【相关博文】
【代码仓库】
代码仓库位于bitbucket——rpi-gpio-sysfs ，请使用Hg克隆或者直接下载zip包。请不要使用不论什么版本号的IE浏览器訪问链接，除非你已经知道所使用的IE浏览器符合HTML5标准。推荐使用谷歌或者火狐浏览器訪问，若使用国产双核浏览器请切换到极速模式。
【原理图示意】
图1 连线示意图
1 暴露GPIO操作接口
static int gpio_export(int pin)
{
char buffer[BUFFER_MAX];
int len;
int fd; fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY);
if (fd < 0) {
fprintf(stderr, "Failed to open export for writing!\n");
return(-1);
} len = snprintf(buffer, BUFFER_MAX, "%d", pin);
if (write(fd, buffer, len) < 0) {
fprintf(stderr, "Fail to export gpio!");
return -1;
} close(fd);
return 0;
}
2 隐藏GPIO操作接口
static int gpio_unexport(int pin)
{
char buffer[BUFFER_MAX];
int len;
int fd; fd = open("/sys/class/gpio/unexport", O_WRONLY);
if (fd < 0) {
fprintf(stderr, "Failed to open unexport for writing!\n");
return -1;
} len = snprintf(buffer, BUFFER_MAX, "%d", pin);
if (write(fd, buffer, len) < 0) {
fprintf(stderr, "Fail to unexport gpio!");
return -1;
} close(fd);
return 0;
}
3 配置GPIO方向
static int gpio_direction(int pin, int dir)
{
static const char dir_str[] = "in\0out";
char path[DIRECTION_MAX];
int fd; snprintf(path, DIRECTION_MAX, "/sys/class/gpio/gpio%d/direction", pin);
fd = open(path, O_WRONLY);
if (fd < 0) {
fprintf(stderr, "failed to open gpio direction for writing!\n");
return -1;
} if (write(fd, &dir_str[dir == IN ? 0 : 3], dir == IN ? 2 : 3) < 0) {
fprintf(stderr, "failed to set direction!\n");
return -1;
} close(fd);
return 0;
}
【简单说明】
【1】dir_str[dir == IN ? 0 : 3], dir == IN ? 2 : 3 假设输入为常数宏IN， 取dir_str[0]=“in”；若输入常数宏为OUT，取dir_str[0]=“out”。此处巧妙的使用了在数组中的“\0”。
4 控制GPIO输出
static int gpio_write(int pin, int value)
{
static const char values_str[] = "01";
char path[DIRECTION_MAX];
int fd; snprintf(path, DIRECTION_MAX, "/sys/class/gpio/gpio%d/value", pin);
fd = open(path, O_WRONLY);
if (fd < 0) {
fprintf(stderr, "failed to open gpio value for writing!\n");
return -1;
} if (write(fd, &values_str[value == LOW ? 0 : 1], 1) < 0) {
fprintf(stderr, "failed to write value!\n");
return -1;
} close(fd);
return 0;
}
5 获得GPIO输入
static int gpio_read(int pin)
{
char path[DIRECTION_MAX];
char value_str[3];
int fd; snprintf(path, DIRECTION_MAX, "/sys/class/gpio/gpio%d/value", pin);
fd = open(path, O_RDONLY);
if (fd < 0) {
fprintf(stderr, "failed to open gpio value for reading!\n");
return -1;
} if (read(fd, value_str, 3) < 0) {
fprintf(stderr, "failed to read value!\n");
return -1;
} close(fd);
return (atoi(value_str));
}
6 GPIO翻转操作
【main函数】
int main(int argc, char *argv[])
{
int i = 0; GPIOExport(POUT);
GPIODirection(POUT, OUT); for (i = 0; i < 20; i++) {
GPIOWrite(POUT, i % 2);
usleep(500 * 1000);
} GPIOUnexport(POUT);
return(0);
}
【makefile】——此处的代码tab显示可能存在问题，请以代码仓库为主。
# 可运行文件
TARGET=test
# 依赖目标
SRCS=gpio-sysfs.c # 目标文件
OBJS = $(SRCS:.c=.o) # 指令编译器和选项
CC=gcc
CFLAGS=-Wall -std=gnu99 $(TARGET):$(OBJS)
$(CC) -o $@ $^ clean:
rm -rf $(TARGET) $(OBJS) # 连续动作，先清除再编译链接，最后运行
exec:clean $(TARGET)
@echo 開始运行
sudo ./$(TARGET)
@echo 运行结束 # 编译规则 $@代表目标文件 $< 代表第一个依赖文件
%.o:%.c
$(CC) $(CFLAGS) -o $@ -c $<
【上传树莓派中 编译链接并运行】
make exec
makefile中exec目标包含下面一个过程，先清除目标文件和可运行文件，然后进行交叉编译，最后使用超级权限运行可运行文件。
makefile的使用详见【Linux学习笔记——例说makefile 索引博文】
7 总结
【1】树莓派和其它嵌入式Linux开发板存在区别和联系，树莓派同样能够使用sysfs控制GPIO。
【2】树莓派即在其它助剂中交叉编译，也可在平台直接编译。
8 參考资料