Работа с GPIO

В Wiren Board часть GPIO выведена на клеммники, часть выведена на разъёмы UEXT, часть используется для служебных целей. GPIO также используются для управления транзисторами для коммутации низковольтной нагрузки.

Соответствие между номерами GPIO в Linux и их местоположением и функцией можно найти в табличке Список GPIO.

8 GPIO на специальном разъёме подключены через MCP23S08 и временно не работают со стандартным Linux API. Описание работы с ними есть на странице MCP23S08.

Все GPIO (как и остальные порты Wiren Board) работают с напряжением 3.3V. Ни в коем случае не подключайте к GPIO напрямую сигналы, напряжением больше 3.3V! В случае необходимости подключения устройств, работающих с более высоким напряжением, необходимо использовать схемы согласования или подключать (для 5V) через резистор в 20 кОм и более

Интерфейс sysfs в Linux

GPIO в Linux поддерживаются через sysfs-интерфейс.

Для работы через sysfs c определённым GPIO его надо экспортировать:

Здесь и далее N - номер gpio

echo N > /sys/class/gpio/export

Экспортированные gpio появляются в каталоге /sys/class/gpio :

root@wirenboard:~# ls -1 /sys/class/gpio/
export
gpio32
gpiochip0
gpiochip120
gpiochip32
gpiochip64
unexport

В директории /sys/class/gpioN теперь находятся файлы для работы с GPIO:

root@wirenboard:~# ls -1 /sys/class/gpio/gpioN/
active_low
device
direction
edge
power
subsystem
uevent
value

Установка направления GPIO (ввод/вывод) производится с помощью записи в файл direction

echo in > /sys/class/gpio/gpioN/direction # установим GPIO номер N на ввод
echo out > /sys/class/gpio/gpioN/direction # установим GPIO номер N на вывод

Чтение и установка значения GPIO производится с помощью файла value.

Чтение:

echo in > /sys/class/gpio/gpioN/direction # установим GPIO номер N на ввод
cat /sys/class/gpio/gpioN/value # вернёт 1 или 0

Запись:

echo out > /sys/class/gpio/gpioN/direction # установим GPIO номер N на вывод
echo 0 > /sys/class/gpio/gpioN/value # установим логический 0  (низкое напряжение) на GPIO номер N
echo 1 > /sys/class/gpio/gpioN/value # установим логический 1  (высокое напряжение) на GPIO номер N

Прямое обращение через память процессора

Этот метод настоятельно НЕ РЕКОМЕНДУЕТСЯ для использования без достаточных оснований. Для работы из С/C++ стоит использовать работу через файлы в sysfs, как описано в предыдущем разделе.

Управлять GPIO можно с помощью прямого доступа к регистрам процессора, в обход Linux через интерфейс /dev/mem. При этом, по сравнению с работой через sysfs минимизуются наладные расходы. Этот метод можно использовать, если вам необходим очень быстрый доступ к GPIO, например bitbang протоколов или ШИМ. Стоит иметь в виду, что планировщик процессов всё ещё может вносить в работу программы значительные задержки. Рекомендуется выносить критичные ко времени задачи в ядро.

См. http://olimex.wordpress.com/2012/09/11/imx233-olinuxino-gpios-faster-and-faster/ , https://github.com/OLIMEX/OLINUXINO/blob/master/SOFTWARE/iMX233/gpio-mmap.h

GPIO и Device Tree

Указывать GPIO в Device Tree необходимо для настройки GPIO для работы в режиме программного SPI, I2C, для использования GPIO в качестве источника прерываний и т.д. Так например на пин 10@UEXT1 (CS) и пины 5@UEXT2 (SCL), 6@UEXT2 (SDA), 10@UEXT2 (CS) выведены линии GPIO процессора. Их можно сконфигурировать для использования например в качестве chip-select для SPI или в качестве I2C.

GPIO процессора и периферийных устройств разбиты на банки (gpiochip). GPIO процессора разбиты на 3 банка по 32 GPIO: gpio0, gpio1, gpio2. Адресация GPIO в Device Tree происходит по номеру банка и номеру GPIO *внутри* банка.

Пример 1

Определим сигнал 6@UEXT2 (SDA) в качестве источника прерываний для драйвера mrf24j40. Согласно таблице Список GPIO, сигнал соответствует GPIO 53 процессора. 53 принадлежит второму банку gpio (от 32 до 63). Номер GPIO внутри банка 53-32=21 :

				6lowpan@0 {
					compatible = "microchip,mrf24j40";
					spi-max-frequency = <100000>;
					reg = <6>;
					interrupt-parent = <&gpio1>;
					interrupts = <21 0>;
				};