1. GPIO简介

1.1 硬件接线原理图

注意：虽然GPIO可以热插拔，但在没给底板加装外壳保护的情况下，很容易触碰到底板上的器件，甚至板卡附近有金属零件很容易造成板卡短路。因此也建议在插拔外设时，最好确保电源已经完全切断。

GPIO的输入/输出电压为3.3V，注意电平匹配，否则会损坏芯片引脚或接入设备。

1.2 GPIO硬件资源分布介绍

gpiod库：需要使用上表的【Chip对象名】和【Line偏移量】。

sysfs访问方式：需要使用上表的【GPIO系统节点路径】。

1.3 gpiod 简介

在Linux 4.8开始，加入了libgpiod的支持，而原有基于sysfs的访问方式，将被逐步放弃。因此本文对应的demo主要采用了gpiod方式控制GPIO。gpiod库通过操作chip对象以及line对象，来达到控制GPIO引脚输出电平，或者读取GPIO引脚电平的目的。

Chip对象名：在调用gpiod_chip_open_by_name获取chip对象时，作为传入参数使用。

Line偏移量：在调用gpiod_chip_get_line获取line对象时，作为传入参数使用。

以GPIO5_C0为例，【引脚名称】【Chip对象名】【Line偏移量】三者之间的关系如下方公式所示。

1.4 sysfs访问方式简介

sysfs控制gpio的方式主要基于内核提供的gpio控制接口文件。也就是通过读写/sys/class/gpio目录下的文件来控制对应的gpio接口。

pin脚编号：sysfs访问方式均以pin脚编号作为操作依据。

GPIO系统节点路径：具体的GPIO引脚所对应的节点路径。

【引脚名称】【GPIO系统节点路径】两者之间的关系如下方公式所示。

引脚的导出申请：某一引脚在使用前，需要手动向gpio管理器申请导出该引脚资源。

echo 176 > /sys/class/gpio/export       ## gpio_request         申请导出相应的gpio

设置该引脚的工作模式：输入或者输出。

echo in > /sys/class/gpio/gpio176/direction        ## gpio_direction_output 设置相应gpio为输入方向
## 或者
echo out > /sys/class/gpio/gpio176/direction      ## gpio_direction_output 设置相应gpio为输出方向

根据引脚的工作模式，做相应的控制：写入电平或读取电平。

cat /sys/class/gpio/gpio176/value                        ## gpio_get_value       获取gpio当前状态值
## 或者
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio176/value               ## gpio_set_value       设置输出低电平
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio176/value               ## gpio_set_value       设置输出高电平

引脚的释放申请：引脚使用完毕后，需要手动向gpio管理器申请释放该引脚资源。

echo 176 > /sys/class/gpio/unexport   ## gpio_free              释放申请的gpio

2. 快速上手

2.1 开发环境准备

如果您初次阅读此文档，请阅读《入门指南/开发环境准备/Easy-Eai编译环境准备与更新》，并按照其相关的操作，进行编译环境的部署。

在PC端Ubuntu系统中执行run脚本，进入EASY-EAI编译环境，具体如下所示。

cd ~/develop_environment
./run.sh

2.2 源码下载以及例程编译

首先，在虚拟机后台终端，执行以下命令，创建外设单例源码管理目录：

cd /opt
mkdir -p EASY-EAI-Nano-TB/demo

首先，到【百度网盘】上下载相关的单例程序：

链接：https://pan.baidu.com/s/1Br608Hiff2Xs65PzWO_qWQ?pwd=1234

提取码：1234

比如把单例程序下载到：此电脑\D:\BaiduNetdisk (无规定，用户可自主选择)，如下图所示。

再将下载好的单例复制进入虚拟机的文件系统，过程如下图所示。

最后，进入到对应的例程目录执行编译操作，具体命令如下所示：

cd EASY-EAI-Nano-TB/demo/09_GPIO
./build.sh

注：

* 由于依赖库部署在板卡上，因此交叉编译过程中必须保持/mnt挂载。

编译成功后，相关的demo会生成在Release目录下，并会自动部署到开发板的/userdata/目录中。

2.3 例程运行

通过串口调试或ssh调试，进入板卡后台，定位到例程部署的位置，如下所示：

cd /userdata

执行例程命令，如下所示。

sudo ./test-gpio

执行效果如下所示。

再把【GPIO5_C0】和【GPIO5_C1】用导线短接起来，就能从【GPIO5_C1】引脚读到从【GPIO5_C0】输出的【高电平】，如下所示。

3. C语言使用案例

GPIO的C语言使用案例，代码地址为09_GPIO/test-gpio/main.c，供用户编码参考。以下代码展示了对GPIO操作流程：

#define ARRAY_SIZE(x) (sizeof(x) / sizeof((x)[0]))
static const GPIOCfg_t gpioCfg_tab[] = {
	{
		.pinName   = "GPIO5_C0",
		.direction = DIR_OUTPUT,
		.val       = 0,
	}, {
		.pinName   = "GPIO5_C1",
		.direction = DIR_INPUT,
		.val       = 0,
/*
	}, {
		.pinName   = "GPIO5_C2",
		.direction = DIR_OUTPUT,
		.val       = 0,
	}, {
		.pinName   = "GPIO5_C6",
		.direction = DIR_INPUT,
		.val       = 0,
*/
	}
};

int main(int argc, char **argv)
{
    gpio_init(gpioCfg_tab, ARRAY_SIZE(gpioCfg_tab));
    
    pin_out_val("GPIO5_C0", 1);
//    pin_out_val("GPIO5_C2", 0);
    
    int val = read_pin_val("GPIO5_C1");
    printf("GPIO5_C1 val : %d\n", val);
//    val = read_pin_val("GPIO5_C6");
//    printf("GPIO5_C6 val : %d\n", val);
    
    return 0;
}

其中gpio_init()，pin_out_val()，read_pin_val()是基于libgpiod的易用化封装。具体实现于09_GPIO/commonApi/gpio.c

若用户需要如demo一样地引用libgpiod，需要注意以下两点。

* 需要包含头文件：#include <gpiod.h>。

* 编译时，需要加上-lgpiod作为编译参数。