1. 简介
GPIO（General Purpose Input/Output）是指在计算机系统中用于与外部设备进行通信的通用输入/输出引脚。在Linux系统中，可以通过内核控制GPIO来实现对外部设备的控制和读取。本文将介绍一种新的Linux内核控制GPIO的方式，为开发者提供更加方便和灵活的GPIO控制能力。
2. 背景
在过去的Linux内核版本中，控制GPIO需要使用特定的命令和驱动程序来实现，开发者需要手动编写代码进行GPIO的配置和操作。这种方式不仅繁琐且不易理解，对于开发者来说是一种挑战。
2.1 GPIO子系统
为了改进Linux中GPIO的控制方式，内核引入了GPIO子系统。GPIO子系统是一种层次化的架构，通过抽象出通用的GPIO接口，使得开发者可以更加方便地进行GPIO的控制。
GPIO子系统主要由以下几个组件构成：
GPIO控制器：负责实际控制GPIO引脚的硬件驱动程序。
GPIO核心框架：提供了GPIO接口的注册和注销机制，以及GPIO的状态管理和中断处理等功能。
GPIO消费者：即应用程序或其他子系统，通过GPIO接口与GPIO核心框架进行交互。
2.2 设备树
设备树是一种描述硬件设备的数据结构，它定义了硬件的层次结构、寄存器地址、中断等信息。在Linux中，设备树被广泛应用于描述GPIO控制器和GPIO设备的信息。
3. 新的GPIO控制方式
新的GPIO控制方式是基于GPIO子系统和设备树的。开发者可以通过在设备树中描述GPIO控制器和GPIO设备的信息，然后在应用程序中通过GPIO接口进行控制。
3.1 编写设备树描述文件
/ {
gpio-controller;
#gpio-cells = <2>;
my_gpio_controller: my-gpio-controller {
compatible = "my,gpio-controller";
gpio-controller;
#gpio-cells = <2>;
gpio0: gpio@0 {
compatible = "my,gpio";
gpio-controller;
#gpio-cells = <2>;
reg = <0>;
};
};
};
在设备树描述文件中，我们首先定义了一个GPIO控制器my_gpio_controller，并将其标记为gpio-controller。然后在GPIO控制器内部，我们定义了一个GPIO设备gpio0，并将其标记为gpio-controller。具体的GPIO引脚配置和控制可以通过设备树的属性进行描述。
3.2 使用GPIO接口
在应用程序中，我们可以通过GPIO接口与GPIO核心框架进行交互，从而控制GPIO设备。以下是一段使用GPIO接口的示例代码：
#include <linux/gpio/consumer.h>
#include <linux/module.h>
static struct gpio_desc *gpio;
static int __init my_gpio_init(void) {
int ret;
gpio = gpio_request_by_name(NULL, "gpio0", 0, GPIO_ACTIVE_HIGH);
if (IS_ERR(gpio)) {
pr_err("Failed to request GPIO: %ld\n", PTR_ERR(gpio));
return PTR_ERR(gpio);
}
ret = gpio_direction_output(gpio, 1);
if (ret < 0) {
pr_err("Failed to set GPIO direction: %d\n", ret);
gpio_free(gpio);
return ret;
}
return 0;
}
static void __exit my_gpio_exit(void) {
gpio_free(gpio);
}
module_init(my_gpio_init);
module_exit(my_gpio_exit);
MODULE_LICENSE("GPL");
在上述代码中，通过gpio_request_by_name函数请求GPIO设备gpio0，并指定GPIO的活动电平为GPIO_ACTIVE_HIGH。然后使用gpio_direction_output函数将GPIO设备设置为输出模式，并将输出电平设置为1。
4. 总结
新的Linux内核控制GPIO的方式使得开发者可以更加方便地进行GPIO的配置和操作。通过设备树描述文件和GPIO接口，开发者可以在应用程序中轻松控制外部设备的GPIO引脚。
本文介绍了GPIO子系统和设备树的基本原理，以及如何使用新的GPIO控制方式。希望本文能够对开发者理解Linux内核控制GPIO提供一些帮助。