Linux如何进行GPIO读写操作的?

华为云开发者社区
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摘要:本文介绍GPIO的读写,介绍基本原理,以及不同读写方式的性能。

本文分享自华为云社区《Linux 基于sysfs的GPIO读写操作》,作者:一颗小树x 。

前言

最近接触到Linux系统中的GPIO开发,这里做个小总结,也分享一下;本文会介绍GPIO的读写,介绍基本原理,以及不同读写方式的性能。

一、GPIO sysfs interface 基本原理

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。

首先声明GPIO口,比如GPIO258:(这个命令需要root权限)

echo 258 > /sys/class/gpio/export
然后在/sys/class/gpio,会生成一个新目录,其名字叫gpio258

比如:GPIO258,N对应是258;进入其目录:cd /sys/class/gpio/gpio258

依次能看到:active_low 、device、 direction 、edge 、power 、subsystem 、uevent 、value

其中比较常用的是value文件,它存放GPIO的值;范围是:0或1。我们可以直接对它读写,达到读写GPIO的效果。

二、定义GPIO为输入

比如定义GPIO258为输入,命令如下:(这个命令需要root权限)

echo in > /sys/class/gpio/gpio258/direction 

三、定义GPIO为输出

比如定义GPIO258为输出,命令如下:(这个命令需要root权限)

echo out > /sys/class/gpio/gpio258/direction 

四、读GPIO的值

我们可以直接对/sys/class/gpio/gpio258 目录下的value文件(存放GPIO的值),进行读取。

可以用cat 查看读GPIO的值,比如查看GPIO258的值:

cat /sys/class/gpio/gpio258/value
value 只是一个文件,可以通过其他方式读取;写一个python程序,实现读取GPIO的值:

# 定义一个函数,用于读取GPIO258的值。
def read_258():
    with open('/sys/class/gpio/gpio258/value', 'r') as f:
        io_258 = int(f.read())
        print("read_258:%d"%io_258)

# 调用函数
read_258()

五、写GPIO的值

我们可以直接对/sys/class/gpio/gpio258 目录下的value文件(存放GPIO的值),进行写值。

可以用ehco 写GPIO的值,比如写GPIO258的值:

echo 1 > /sys/class/gpio/gpio258/value             # output logic 1 level
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio258/value             # output logic 0 level

写一个python程序,实现写GPIO的值:

# 定义一个函数,用于写GPIO258的值。
def write_258(io_str):
    with open('/sys/class/gpio/gpio258/value', 'w+') as f:
        f.write(io_str)
        print("write_258:%s"%(io_str))

# 调用函数
write_258()

经过测试,程序进行一次写操作,耗时0.6ms左右;ehco方式就比较久了,10ms左右。

六、小案例——设置GPIO为输入,并读取IO值

方式一: 纯shell命令

# 设置GPIO20为输入
echo 20 > /sys/class/gpio/export
echo in > /sys/class/gpio/gpio20/direction

# 读取IO值
cat /sys/class/gpio/gpio20/value

方式二:shell命令 + Python程序(效率更高)

# 设置GPIO20为输入
echo 20 > /sys/class/gpio/export
echo in > /sys/class/gpio/gpio20/direction

读取IO值:

# 定义一个函数,用于读取GPIO258的值。
def read_20():
    with open('/sys/class/gpio/gpio20/value', 'r') as f:
        io_20 = int(f.read())
        print("read_20:%d"%io_20)

# 调用函数
read_20()

七、小案例——设置GPIO为输出,并读写取IO值

方式一: 纯shell命令

# 设置GPIO40为输出
echo 40 > /sys/class/gpio/export
echo out > /sys/class/gpio/gpio40/direction

# 写IO值,高电平
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio40/value

# 写IO值,低电平
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio40/value

方式二:shell命令 + Python程序(效率更高)

# 设置GPIO40为输出
echo 40 > /sys/class/gpio/export
echo out > /sys/class/gpio/gpio40/direction

读写IO值:

import time

def read_40():
    with open('/sys/class/gpio/gpio40/value', 'r') as f:
        io_40 = int(f.read())
        print("read_40:%d"%io_40)

def write_40(io_str):
    with open('/sys/class/gpio/gpio40/value', 'w') as f:
        f.write(io_str)
        print("write_40:%s"%(io_str))

start = time.time()
read_40()
write_40("1")
read_40()
end = time.time()
print("读写IO的时间", end-start)

效果:耗时0.6ms。
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