嵌入式 Linux 如何操作 GPIO ？

01-05

是有個頭文件已經定義好晶元的GPIO地址，在驅動程序中直接調用么？還是要自己定義GOPIO地址？

如果是在已經適配好的linux內核上，那麼相信已經有了完成的gpiochip，可以在用戶空間/sys/class/gpio目錄下看到，如：

export

gpiochip0/

gpiochip32/

gpiochip64/

gpiochip96/

unexport

然後對照手冊看下需要用到哪個GPIO，舉個例子：

如果使想用GPIO1_20

那麼GPIO Number就是 1 x 32 + 20 = 54

使用分兩種情況：

1. 用戶空間：

echo 54 &> export

這樣在這個/sys/class/gpio目錄下就會產生gpio54文件夾

在文件夾下需要用到的有兩個文件：

direction 用來配置輸入(in)還是輸出(out)

value 如果這個GPIO配置成了輸入，那麼通過cat value可以查看當前這個GPIO是什麼電位；如果配置成了輸出，那麼可以通過echo 1/0 &> value給這個GPIO口指定輸出電平。

2. 內核空間（驅動）：

#include &

gpio_request_one(54, GPIOF_INIT_HIGH, "gpio1_20")

這裡是配置成輸出，默認高電平，別名（label）為gpio1_20——就是給你的IO口取個名字。

gpio_request_one(54, GPIOF_IN, "gpio1_20")

這個就是配置成輸入。

使用完後別忘了free

gpio_free(54);

具體GPIO介面詳見：Linux/Documentation/gpio.txt

希望能夠幫到你。

先將GPIO源文件交叉編譯成與嵌入式設備內核相對應的驅動模塊，再載入進嵌入式設備中。成功後，/dev目錄下應該有類似GPIO-Control的設備文件。這時就可以調用了。

調用方法大致如下：

int fd;
fd = ::open("/dev/GPIO-Control", 0);
if (fd &< 0) {
perror("open device leds");
exit(1);
}

ioctl(fd, 1, 0);
::close(fd);

//ps：ioctl(fd, 1, 0); 函數里參數1表示低電平，和GPIO相連的燈亮。0表示GPIO引腳號。

很不幸，Linux只是強制了用戶程序介面，對於底層GPIO的完全由驅動或CPU 的MACHINE自行處理。

不同CPU的處理GPIO的流程，寄存器完全不一樣，差別還很大。有興趣你可以比較一個Intel Xscale t 和S3C6410 CPU的GPIO讀寫流程，完全不一樣。所以做出以一個通用 GPIO的驅動不可能的。而且往往不止一個頭文件。

幸運的是，GPIO又最常見操作，所以在產家往往在自己的CPU的arch的源碼和常用驅動實現，你抄代碼就行了。

至於前面那個說用read ,ioctl之類，那是開發人員已經封裝這個驅動情況，才能這樣用。

嵌入式系統對GPIO的操作通常可以分為BSP中驅動程序對GPIO的操作與用戶層程序對GPIO的操作，其實本質上來說用戶層程序需要通過GPIO的驅動程序，才可以對GPIO進行操作，所以嵌入式系統對GPIO的操作本質來說應該是需要一個GPIO的驅動來對硬體進行操作，其他的程序，包括用戶層程序和其他的驅動程序，都需要和GPIO的驅動程序進行交互，才可以操作GPIO

當然也有一種變通的辦法，讓用戶層程序直接控制GPIO，那就是由BSP將GPIO的所有控制寄存器映射到用戶程序空間，由此用戶應用程序可以直接訪問GPIO的控制寄存器，同樣達到控制GPIO的目的。

基本步驟是

1＇映射GPIO相關的物理地址為虛擬的虛擬地址

2＇配置映射後的GPIO寄存器

3＇根據功能提供（非）阻塞＇非同步／同步的方式以及mmap等介面

4＇載入玩ko模塊之後，在userspace的posix r／w 介面操作即可

我說下ARM中的一般用法吧:

1.查datasheet上GPIO的物理地址

2.ioremap 把物理地址映射到虛擬地址

3.然後直接操作映射出來的地址

Linux從2.6.21開始提供gpiolib作為GPIO操作的基礎組件。這是gpiolib的中文文檔：https://www.kernel.org/doc/Documentation/zh_CN/gpio.txt，英語在這裡：https://www.kernel.org/doc/Documentation/gpio.txt

對於SoC來說，很多時候GPIO都是復用的，文中有提到gpiolib中沒有為GPIO復用提供介面。另外gpiolib也沒有設置GPIO的上拉和下拉的函數介面。所以在操作某一個GPIO的時候，我們會看到這樣的代碼：

gpio_request(S5PV210_GPB(2), "GPB");

s3c_gpio_cfgpin(S5PV210_GPB(2),S3C_GPIO_OUTPUT);

s3c_gpio_setpull(S5PV210_GPB(2), S3C_GPIO_PULL_UP);

gpio_direction_output(S5PV210_GPB(2), 1);

gpio_free(S5PV210_GPB(2));

上面的gpio_request,gpio_direction_output,gpio_free都是gpiolib中提供的函數，但是s3c_gpio_cfgpin,s3c_gpio_setpull就是三星另外實現的設置復用和設置上拉的函數。設置復用和設置上拉的函數廠商不同也不同。

另外並不是每一個廠商的BSP都會按照gpiolib來實現GPIO的驅動，有的廠商像Ralink，就是自己單獨實現，提供不同於其他BSP的函數介面。

無論怎麼實現GPIO驅動，本質也是操作寄存器。所以樓中直接對寄存器地址讀寫也可以達到目的，但代碼的可維護性和可移植性就會變差。

要知道具體晶元Linux內核裡頭怎麼操作GPIO，還是要看一下代碼的。看看對應的SoC的GPIO驅動是如何實現的，才能知道具體的介面。如果要實現GPIO驅動的話，可以看看內核源碼裡頭的drivers/gpio下的源碼。

提問者是不是寫單片機程序？寫單片機C程序的時候會include一個頭文件，那個頭文件里會定義特殊功能寄存器地址等等，在其他嵌入式處理器里（ARM，DSP等）同樣有那些文件，在處理器複位後還沒有進入到C程序main（）之前做好一切準備工作。比如S3C2410就有2410init.s,2410addr.s,memcfg.s,option.s等等一堆文件。

在未用操作系統的項目里，這些文件都是要添加到工程里的，這部分代碼就是所說的「啟動代碼」。而若你要移植上操作系統，則在操作系統啟動時，會先有一個引導系統啟動的程序Bootloader啟動，相當於X86PC的BIOS程序，而Bootloader里，就包含了前面所說的啟動代碼文件。

只要有了那些文件，無論你是寫在操作系統下的驅動，還是寫裸機程序，都可以不用像彙編里那樣非要寫地址或者定義地址才能操作IO，而是直接用定義好的名字，比如rGPFDAT=0x0f（S3C2410舉例）。

不知道你明白了沒有？一開始寫的答案很簡單，但是知乎上的同學都很認真的回答問題，我就靜下心來回答一下。我不是高手，好久沒接觸這方面東西了，回答之中不恰當之處，歡迎大家指正。

直接操作吧，只不過LINUX下的話要按照LINUX提供的「框」寫，比如open，read，ioctl等函數都要寫。

要想操作gpio就需要知道他在內存的那個地址（可以在datasheet裡面查找），然後看你選這是彙編還是C語言，如果是彙編就需要知道它的助記符，如果是C語言，我給你一個例子，假如，我要操作LED他的地址為，0x0056

#define rGPIO （＊（unsigned int ＊）0X0056）

下面就可以直接對rGPIO 賦值，可以查看datasheet 高電瓶還是低電瓶有效多少位，然後進行給定值，由於現在用的手機，實際代碼在電腦，有需要可以後面再給你補。

直接讀寫GPIO就可以了。因為之前你已經在頭文件里定義過了。

查看晶元文檔，配置gpio工作方式，採用讀修改寫的方式操作設備地址

分為兩種：驅動使用內核提供的GPIOLIB；用戶程序可通過sysfs來讀寫最方便。如果用戶程序需要以事件形式讀取gpio，那麼內核有個gpiokey驅動將gpio轉為input事件，通過/dev/event來讀取。

補充：前面劉凱回答比較詳細，不懂可以去看他的答案，但input方法用（知道）的人不多，大概3.0後版本內核才加入。

GPIO本來就是晶元引腳，本來你是可以直接用的，但是因為某一天該引腳有第二個功能，比如高阻態。才有對引腳封裝成GPIO功能也就輸入輸出功能，第二種功能。

iowrite32(目的地址,你要設置的值)

看datasheet. 一組GPIO口本質上是對應著一個物理寄存器的，在地址空間里映射為某個地址值，往該地址值直接寫數據就是響應地把對應的電平拉高或者拉低，驅動里要做的就是看如何用這個GPIO口做什麼功能，並為上層應用程序提供好用的介面。內核里有GPIO lib試圖統一操作GPIO的方法。

系統操作GPIO的方式與WIN差不多底層都是彙編語言所編寫，而且LINUX的GCC會支持一些拓展的標準以達到操作底層的目的。作為程序員，想要操作GPIO只能遵循POXIS規範，使用linux的模塊機制進行操作具體可以買linux驅動相關書籍

就我個人的理解，在操作系統中一般都是用提供的庫函數來操作GPIO的，一般庫函數應該自己分析GPIO的基地址是否定義。我認為從用戶角度而言，應該不需要用戶去定義GPIO的基地址，一般在bootloader（或者BIOS）或者Linux啟動過程中就把GPIO的基地址初始化了。當然，不同的晶元，不同的板塊設計都是不同的，有可能把GPIO映射到I/O上，也可能把GPIO映射到MMIO。