标签：树莓派上的Linux GPIO——控制与应用 (raspberry linux gpio)

树莓派是一款基于ARM架构的小型计算机，它可以运行多种操作系统，如Linux、Windows、Android等。其中Linux系统最为常用，因为它开放、安全、稳定、易于扩展等特点，可以让开发者自由发挥自己的创造力。本文主要介绍Linux系统下树莓派的GPIO控制。 GPIO（General Purpose Input Output）是通用输入/输出，是一种用于控制数字信号的接口。树莓派拥有26个GPIO引脚，可以用于控制LED、蜂鸣器、电机等多种外设。使用GPIO需要了解Linux系统下的设备文件、驱动程序和控制命令等相关知识。 设备文件是Linux系统中用于访问硬件资源的文件，它们通常位于/dev目录下。GPIO设备文件的命名规则为gpiochipN，其中N表示编号，从0开始，更大值为255。每个gpiochip设备文件代表一组GPIO设备，而每组设备又包含多个GPIO引脚，总数由硬件决定。例如，树莓派的gpiochip0文件代表之一组GPIO设备，包含13个GPIO引脚，编号从0到12，可以通过以下命令进行查看： “` cat /sys/class/gpio/gpiochip0/label cat /sys/class/gpio/gpiochip0/ngpio “` 驱动程序是控制GPIO设备的核心，它在Linux系统中作为内核模块加载。在树莓派中，GPIO设备的驱动程序由内核自带，无需手动安装。但是，需要在应用程序中使用ioctl函数进行调用和控制。ioctl函数是Linux系统中专门用于设备操作的系统调用函数，通过传递不同的参数实现对设备的控制。ioctl调用的格式如下： “` int ioctl(int fd, unsigned long request, …); “` 其中fd为文件描述符，request为请求码，其余参数根据请求码的不同而有所不同。在Linux系统中，GPIO设备的请求码主要包括以下三类： 1. 配置GPIO引脚的方向（输入/输出）： “` #define GPIO_DIR_OUT 0 //输出 #define GPIO_DIR_IN 1 //输入 #define GPIO_IOC_OUT _IOR(GPIO_IOC_MAGIC, 0, int) //将GPIO方向设置为输出 #define GPIO_IOC_IN _IOR(GPIO_IOC_MAGIC, 1, int) //将GPIO方向设置为输入 “` 2. 控制GPIO引脚的电平（高电平/低电平）： “` #define GPIO_LEVEL_LOW 0 //低电平 #define GPIO_LEVEL_HIGH 1 //高电平 #define GPIO_IOC_LOW _IOR(GPIO_IOC_MAGIC, 2, int) //将GPIO电平设置为低电平 #define GPIO_IOC_HIGH _IOR(GPIO_IOC_MAGIC, 3, int) //将GPIO电平设置为高电平 “` 3. 读取GPIO引脚的状态： “` #define GPIO_STAT_LOW 0 //低电平 #define GPIO_STAT_HIGH 1 //高电平 #define GPIO_IOC_STAT _IOR(GPIO_IOC_MAGIC, 4, int) //读取GPIO电平状态 “` 控制命令是使用ioctl函数进行控制的关键部分。在树莓派中，GPIO的控制命令由用户空间的应用程序调用ioctl函数来发送，内核空间的驱动程序则根据请求码进行处理。下面是一个简单的GPIO控制程序示例，其中使用了ioctl函数对GPIO引脚进行控制： “` #include #include #include #include #define GPIO_IOC_MAGIC ‘k’ int mn(int argc, char *argv[]) { int fd, ret; int gpio_num = 4; int dir = GPIO_DIR_OUT; struct gpiochip_info info; struct gpiohandle_request...