Linux操作GPIO，新手如何入门与高效实践？

Linux 操作 GPIO：从入门到实践

GPIO

GPIO（General Purpose Input/Output）即通用输入输出，是嵌入式系统中最常见的接口之一，在Linux系统中，GPIO被广泛应用于各种硬件设备控制，如LED灯控制、电机驱动等，本文将详细介绍如何在Linux环境下操作GPIO。

GPIO 硬件连接

在操作GPIO之前,首先需要了解硬件连接，以STM32系列微控制器为例，GPIO引脚分为输入和输出两种类型，以下是GPIO硬件连接的基本步骤：

1. 确定GPIO引脚：根据实际需求，选择合适的GPIO引脚进行操作。
2. 连接GPIO引脚：将GPIO引脚与LED灯、电机驱动等硬件设备连接。
3. 连接电源：确保硬件设备正常供电。

Linux 系统准备

在Linux环境下操作GPIO,需要准备以下条件：

1. Linux操作系统：如Ubuntu、CentOS等。
2. 开发环境：如Eclipse、Keil等。
3. 开发工具：如gcc、make等。

GPIO 编程

以下是使用C语言在Linux环境下操作GPIO的基本步骤：

包含头文件

#include <sys/mman.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <stdio.h>

打开GPIO设备文件

#define GPIO_BASE 0x20200000
#define GPIO_PIN 5
#define GPIO_DIR (GPIO_BASE + 0x14)
#define GPIO_OUT (GPIO_BASE + 0x18)
#define GPIO_IN (GPIO_BASE + 0x28)
int fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC);
if (fd < 0) {
    printf("Failed to open /dev/mem\n");
    return -1;
}

映射GPIO设备文件

void *gpio = mmap(NULL, getpagesize(), PROT_READ | PROT_WRITE, MAP_SHARED, fd, GPIO_BASE);
if (gpio == MAP_FAILED) {
    printf("Failed to map GPIO memory\n");
    close(fd);
    return -1;
}

设置GPIO引脚为输出模式

*(volatile unsigned long *)(gpio + GPIO_DIR) &= ~(1 << GPIO_PIN);

输出高电平

*(volatile unsigned long *)(gpio + GPIO_OUT) |= (1 << GPIO_PIN);

输出低电平

*(volatile unsigned long *)(gpio + GPIO_OUT) &= ~(1 << GPIO_PIN);

释放GPIO设备文件

munmap(gpio, getpagesize());
close(fd);

GPIO 测试

在编译并运行程序后,观察LED灯是否按照预期闪烁，若LED灯正常工作，则说明GPIO操作成功。

本文介绍了在Linux环境下操作GPIO的基本方法,通过了解GPIO硬件连接、系统准备、编程及测试等步骤，读者可以掌握如何在Linux系统中操作GPIO，在实际应用中，根据具体需求调整GPIO配置，实现各种硬件设备的控制。