「Linux x86 GPIO驱动」——探索嵌入式开发的更深层次 (linux x86 gpio驱动)

Linux x86 GPIO驱动——探索嵌入式开发的更深层次

随着物联网和智能设备的普及，嵌入式系统的应用越来越广泛。Linux操作系统作为开源系统，它的优秀性能和灵活性使得它成为嵌入式系统开发中的重要选择。本文将介绍Linux x86 GPIO驱动的原理和实现方法，并以树莓派为例详细讲解如何使用该驱动，以期为嵌入式开发者在开发过程中提供更深入的理解和更有效的帮助。

一、GPIO概述

GPIO即通用输入/输出，是指在嵌入式系统中可编程的引脚，可以实现GPIO输入和输出的功能。相比于寄存器和控制寄存器中的引脚，GPIO更加灵活，可以根据需要进行自定义的输入输出，被广泛应用于嵌入式系统中。

二、Linux x86 GPIO驱动原理

1.设备树

在介绍Linux x86 GPIO驱动原理之前，我们需要先了解一下设备树。设备树是Linux操作系统中用于描述硬件设备的一种数据结构，它以“节点”的形式描述硬件设备的各个属性，包括设备的类型、地址以及与其他设备的关系等内容。

在设备树中，每个节点都有所对应的设备驱动，通过设备树可以对这些设备进行管理和控制。

2. GPIO驱动

在Linux操作系统中，GPIO驱动是一种设备驱动程序，它实现了对GPIO引脚的控制，包括GPIO的输入和输出。

GPIO驱动主要有两种模式：中断模式和轮询模式。通过中断模式，当GPIO中检测到有电平变化时会发出中断信号，可以立即响应，提高GPIO的应用效率。而轮询模式则需要不断地查询输入状态，效率较低，但是对于较简单的嵌入式系统而言，轮询模式也可以满足要求。

三、树莓派上使用Linux x86 GPIO驱动的方法

树莓派是一种广泛应用的嵌入式系统开发板，它的性价比很高，使用起来也很方便。在树莓派系统中，GPIO驱动已经安装好了，开发者只需要按照如下方法进行配置和控制即可。

1.设置GPIO引脚

在树莓派中，GPIO引脚的编号通常使用BCM（Broadcom）编号。可以在Internet上搜索到树莓派的GPIO BCM编号表。通过BCM编号，我们可以进行GPIO的控制。

2.查询GPIO的状态

可以通过/sys/class/gpio目录下的文件来查询GPIO的状态。

/sys/class/gpio/export：该文件用于将GPIO的BCM编号导出到sysfs目录中，使得该GPIO可以被应用程序使用。

/sys/class/gpio/unexport：该文件用于将GPIO禁用，使得该GPIO不再被应用程序使用。

/sys/class/gpio/gpioN（N为GPIO的BCM编号）/direction: 该文件用于设置GPIO的方向，可以是输入或输出。

/sys/class/gpio/gpioN（N为GPIO的BCM编号）/value: 该文件用于查询或设置GPIO的值，可以是高或低。

3.在C语言程序中控制GPIO

在C语言程序中，可以通过调用Linux提供的GPIO API来实现对GPIO的控制。需要在程序中包含gpio.h头文件，然后调用相关的函数即可实现GPIO的控制。

下面是一个简单的C语言GPIO示例程序，可以实现按下按钮时LED灯的闪烁。

#include

#include

int mn(void)

{

int val = 0;

wiringPiSetup();

pinMode(0, INPUT);

pinMode(1, OUTPUT);

while(1)

{

val = digitalRead(0);

if(val == 1)

{

digitalWrite(1, HIGH);

delay(100);

digitalWrite(1, LOW);

delay(100);

}

}

return 0;

}

该程序使用wiringPi库来控制GPIO，首先需要进行wiringPiSetup()初始化，然后指定GPIO 0为输入，GPIO 1为输出。循环检测GPIO 0的状态，当检测到GPIO 0为高时，将GPIO 1设置为高并延迟100ms，然后置为低并延迟100ms，实现LED灯的闪烁。

四、

相关问题拓展阅读：

• 如何在Linux下添加自己的驱动
• 调节GPIO的驱动能力的目的

如何在Linux下添加自己的驱动

一.驱动编译到内核

1.先选择一个放置驱动代码的位置，例：drivers/char/xxx.c

2.在drivers/char/Kconfig文件添加以下内容：

menu ” xxx support”

config xxx

tristate “xxx support”

help—

xxx use gpio as ir input .

If you want xxx support, you should say Y here and also to the

specific driver for your bus adapter(s) below.

This xxx support can be built as a module.

endmenu

3.编写Makefile,位置与上相同(drivers/char/),内容如下：

obj-$(CONFIG_xxx) += xxx.o//黑色xxx与上面Kconfig中行滚磨的xxx相同，而红色xxx应与

驱动xxx.c的命名相同

4.修改上一级Makefile和Kconfig//根据自己驱动的位置做相应的修改，参考上级的Mak_

efile和Kconfig的内容

至此，修改完毕，此时你备仿可以使用make menuconfig，发现已有 xxx support —> 选项，进档斗入后选择M，再make modules，到char目录下，已生成xxx.ko。

最后，再进入make menuconfig ,选择 xxx support,编译进内核.

二. 驱动作成模块加载

一般在开发时采用这种方式比较方便，无需每次都要通过tftp下载内核，nfs去挂载根文件系统，我们只需要把驱动作为模块，在本地虚拟机中完成操作。

1>.模块制作

a.驱动编译

把 xxx.c文件放入drivers/char子目录下，修改drivers/char/Makefile

obj-m += xxx.o

然后，

make modules,生成模块都 drivers/char/xxx.ko

再把 xxx.ko 放到单板根文件系统的/lib/modules/2.6.14.1(自己的内核版本)/目录下

b.驱动测试

编写测试代码及Makefile文件，make后，把生成文件放在单板跟文件系统/usr/bin/目录下

2>.调试

在根文件系统中建立设备文件：

# mknod /dev/buttons c 232 0

加载模块

# inod s3c24xx_buttons

卸载模块

# rmmod s3c24xx_buttons

调节GPIO的驱动能力的目的

调节GPIO的驱动能力的目的是方便驱动开发者使用GPIO。驱动开发者在设备树中添加gpio相关信息，然后就可以在

驱动程序

中使用gpio子系统提供的API函数来操作GPIO，

Linux内核

向驱动开发者屏蔽掉了GPIO的设置梁衡衡过程，极大的橡做拦念方便了驱动开发者使用GPIO。

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