网站导航
> 技术文档 > RK3568DAYU开发板-平台驱动开发：GPIO驱动_rk3568 gpio output 操作

RK3568DAYU开发板-平台驱动开发：GPIO驱动_rk3568 gpio output 操作

网友: 技术文档 2025-08-08 14:18:37

1、概述

程序是基于OpenHarmony5.0.0标准系统编写的基础外设类：GPIO驱动。

系统版本:openharmony5.0.0

开发板:dayu200

编译环境:ubuntu22

部署路径： //sample/01_platform_gpio

2、基础知识

2.1、GPIO简介

GPIO（General-purpose input/output）即通用型输入输出。通常，GPIO控制器通过分组的方式管理所有GPIO管脚，每组GPIO有一个或多个寄存器与之关联，通过读写寄存器完成对GPIO管脚的操作。

2.2、GPIO平台驱动

GPIO（General-purpose input/output）即通用型输入输出。通常，GPIO控制器通过分组的方式管理所有GPIO管脚，每组GPIO有一个或多个寄存器与之关联，通过读写寄存器完成对GPIO管脚的操作。

GPIO模块各分层作用：

  • 接口层提供操作GPIO管脚的标准方法。
  • 核心层主要提供GPIO管脚资源匹配，GPIO管脚控制器的添加、移除以及管理的能力，通过钩子函数与适配层交互，供芯片厂家快速接入HDF框架。
  • 适配层主要是将钩子函数的功能实例化，实现具体的功能。

GPIO统一服务模式结构图：

在这里插入图片描述

为了保证上层在调用GPIO接口时能够正确的操作GPIO管脚，核心层在//drivers/hdf_core/framework/support/platform/include/gpio/gpio_core.h中定义了以下钩子函数，驱动适配者需要在适配层实现这些函数的具体功能，并与钩子函数挂接，从而完成适配层与核心层的交互。

GpioMethod定义：

struct GpioMethod { int32_t (*request)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local);  // 【预留】 int32_t (*release)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local);  // 【预留】 int32_t (*write)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t val); int32_t (*read)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t *val); int32_t (*setDir)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t dir); int32_t (*getDir)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t *dir); int32_t (*toIrq)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t *irq); // 【预留】 int32_t (*setIrq)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t mode, GpioIrqFunc func, void *arg); int32_t (*unsetIrq)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local); int32_t (*enableIrq)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local); int32_t (*disableIrq)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local);}

GpioMethod结构体成员的钩子函数功能说明：

函数成员 入参 出参 返回值 功能 write cntlr：结构体指针，核心层GPIO控制器 local：uint16_t类型，GPIO端口标识号 val：uint16_t类型，电平传入值 无 HDF_STATUS相关状态 GPIO引脚写入电平值 read cntlr：结构体指针，核心层GPIO控制器 local：uint16_t类型，GPIO端口标识 val：uint16_t类型指针，用于传出电平值。 HDF_STATUS相关状态 GPIO引脚读取电平值 setDir cntlr：结构体指针，核心层GPIO控制器 local：uint16_t类型，GPIO端口标识号 dir：uint16_t类型，管脚方向传入值 无 HDF_STATUS相关状态 设置GPIO引脚输入/输出方向 getDir cntlr：结构体指针，核心层GPIO控制器 local：uint16_t类型，GPIO端口标识号 dir：uint16_t类型指针，用于传出管脚方向值 HDF_STATUS相关状态 读GPIO引脚输入/输出方向 setIrq cntlr：结构体指针，核心层GPIO控制器 local：uint16_t类型，GPIO端口标识号 mode：uint16_t类型，表示触发模式（边沿或电平） func：函数指针，中断服务程序； arg：void指针，中断服务程序入参 无 HDF_STATUS相关状态 将GPIO引脚设置为中断模式 unsetIrq cntlr：结构体指针，核心层GPIO控制器 local：uint16_t类型，GPIO端口标识号 无 HDF_STATUS相关状态 取消GPIO中断设置 enableIrq cntlr：结构体指针，核心层GPIO控制器 local：uint16_t类型，GPIO端口标识号 无 HDF_STATUS相关状态 使能GPIO管脚中断 disableIrq cntlr：结构体指针，核心层GPIO控制器 local：uint16_t类型，GPIO端口标识号 无 HDF_STATUS相关状态 禁止GPIO管脚中断

2.3、GPIO应用程序

GPIO驱动API接口功能：

接口名 描述 GpioGetByName(const char *gpioName) 获取GPIO管脚ID int32_t GpioRead(uint16_t gpio, uint16_t *val) 读GPIO管脚电平值 int32_t GpioWrite(uint16_t gpio, uint16_t val) 写GPIO管脚电平值 int32_t GpioGetDir(uint16_t gpio, uint16_t *dir) 获取GPIO管脚方向 int32_t GpioSetDir(uint16_t gpio, uint16_t dir) 设置GPIO管脚方向 int32_t GpioUnsetIrq(uint16_t gpio, void *arg); 取消GPIO管脚对应的中断服务函数 int32_t GpioSetIrq(uint16_t gpio, uint16_t mode, GpioIrqFunc func, void *arg) 设置GPIO管脚对应的中断服务函数 int32_t GpioEnableIrq(uint16_t gpio) 使能GPIO管脚中断 int32_t GpioDisableIrq(uint16_t gpio) 禁止GPIO管脚中断

GPIO标准API通过GPIO管脚号来操作指定管脚，使用GPIO的一般流程如下图所示：

在这里插入图片描述

3、代码解析

3.1、代码目录

/oh5.0.0/sample/01_platform_gpio$ tree.├── app│ └── gpio_test.c├── BUILD.gn├── bundle.json└── config └── device_info.hcs2 directories, 4 files

3.2、配置文件

3.2.1、device_info.hcs

创建config/device_info.hcs，用于GPIO驱动设备描述，具体内容如下：

root { device_info { platform :: host { device_gpio :: device { device0 :: deviceNode { // GPIO控制器信息描述  policy = 2;  // 对外发布服务，必须为2，用于定义GPIO管理器的服务  priority = 50;  permission = 0644;  moduleName = \"HDF_PLATFORM_GPIO_MANAGER\"; // 这与drivers/hdf_core/framework/support/platform/src/gpio/gpio_service.c的g_gpioServiceEntry.moduleName对应，它主要负责GPIO引脚的管理  serviceName = \"HDF_PLATFORM_GPIO_MANAGER\"; } device1 :: deviceNode {  policy = 0;  // 等于0，不需要发布服务  priority = 55; // 驱动驱动优先级  permission = 0644; // 驱动创建设备节点权限  moduleName = \"linux_gpio_adapter\"; // 用于指定驱动名称，必须是linux_adc_adapter，与drivers/hdf_core/adapter/khdf/linux/platform/gpio/gpio_adapter.c对应  deviceMatchAttr = \"\"; // 用于配置控制器私有数据，不定义 } } } }}

注意：

device_gpio：为配置树对gpio的设备类结点。

device0：是用于启用HDF_PLATFORM_GPIO_MANAGER驱动的，它负责对GPIO进行对外接口管理。

device1：是用于启用linux_gpio_adapter驱动的，它负责对Linux GPIO的读写（即对Linux Gpio子系统进行操作）。

3.3、HDF驱动

//drivers/hdf_core/adapter/khdf/linux/platform/gpio/gpio_adapter.c已对Linux Gpio子系统进行规范化操作。因此，我们不需要额外的GPIO寄存器操作。

下面通过分析GpioWrite函数来看后续的执行过程,首先来看下gpio控制器(GpioCntlr)的类图，如下:

在这里插入图片描述

主要操作过程如下:

drivers\\hdf_core\\framework\\support\\platform\\src\\gpio\\gpio_if.cint32_t GpioWrite(uint16_t gpio, uint16_t val) |-->struct GpioCntlr *cntlr = GpioCntlrGetByGpio(gpio) |-->struct PlatformManager *gpioMgr =GpioManagerGet() |-->static struct PlatformManager *manager = PlatformManagerGet(PLATFORM_MODULE_GPIO)//获取平台管理实例(包含设备列表和增删设备接口) |--> if (manager != NULL) {manager->add = GpioManagerAdd;manager->del = GpioManagerDel;// |-->struct PlatformDevice *device = PlatformManagerFindDevice(gpioMgr, (void *)(uintptr_t)gpio, GpioCntlrFindMatch)//在 `PlatformManager` 所管理的设备列表中查找符合特定条件的设备用传入的GpioCntlrFindMatch做判断 |-->GpioCntlrFindMatch(struct PlatformDevice *device, void *data)//函数判断寄存器值是否匹配 |-->if (gpio >= cntlr->start && gpio < (cntlr->start + cntlr->count))return true; |-->return CONTAINER_OF(device, struct GpioCntlr, device)//返回gpio控制器(GpioCntlr)实例 |-->ret = GpioCntlrWrite(cntlr, GpioCntlrGetLocal(cntlr, gpio), val);//实际设置引脚状态 |-->return cntlr->ops->write(cntlr, local, val)//根据函数集的设置会发现实际会调用LinuxGpioWrite函数|-->GpioCntlrPut(cntlr)//清空引用计数

最终发现会调用到linux内核的api函数(gpio_set_value_cansleep),详细过程需要首先了解gpio驱动的注册过程，主要是通过适配器(linux_gpio_adapter)完成:

struct HdfDriverEntry g_gpioLinuxDriverEntry = { .moduleVersion = 1, .Bind = LinuxGpioBind, .Init = LinuxGpioInit, .Release = LinuxGpioRelease, .moduleName = \"linux_gpio_adapter\",};HDF_INIT(g_gpioLinuxDriverEntry);

在驱动框架hdf初始化时会调用匹配函数

static int32_t LinuxGpioInit(struct HdfDeviceObject *device)|--> (void)gpiochip_find(device, LinuxGpioMatchProbe);//遍历device,根据传入的LinuxGpioMatchProbe，得到对应的chip

匹配的函数LinuxGpioMatchProbe如下

static int LinuxGpioMatchProbe(struct gpio_chip *chip, void *data) |-->cntlr = (struct GpioCntlr *)OsalMemCalloc(sizeof(*cntlr)) |-->cntlr->ops = &g_method;//设置函数集，如下 |-->cntlr->start = (uint16_t)chip->base;//寄存器基值 |-->cntlr->count = (uint16_t)chip->ngpio;//引脚个数 |-->ret = GpioCntlrAdd(cntlr);//

函数集如下:

static struct GpioMethod g_method = { .write = LinuxGpioWrite, .read = LinuxGpioRead, .setDir = LinuxGpioSetDir, .getDir = LinuxGpioGetDir, .setIrq = LinuxGpioSetIrq, .unsetIrq = LinuxGpioUnsetIrq, .enableIrq = LinuxGpioEnableIrq, .disableIrq = LinuxGpioDisableIrq,};

在LinuxGpioWrite函数中设置gpio为调用的linux的标准函数(gpio_set_value_cansleep)

static int32_t LinuxGpioWrite(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t val) gpio_set_value_cansleep(cntlr->start + local, val);

所以在int32_t GpioWrite(uint16_t gpio, uint16_t val)函数中最后调用的返回值(return cntlr->ops->write(cntlr, local, val)),实际调用的函数为LinuxGpioWrite,进而实现对linux内核接口的调用。

关于linux内核内部的操作可以参考这篇文章

3.4、应用程序

3.4.1、gpio_test.c

gpio_test.c主要分为两个部分：

  • 对gpio引脚进行读操作。
  • 对gpio引脚进行写操作。

（1）对gpio引脚进行读操作

// GPIO设置为输出ret = GpioSetDir(m_gpio_id, GPIO_DIR_OUT);if (ret != 0) { PRINT_ERROR(\"GpioSetDir failed and ret = %d\\n\", ret); return -1;}// GPIO输出电平ret = GpioWrite(m_gpio_id, m_gpio_value);if (ret != 0) { PRINT_ERROR(\"GpioWrite failed and ret = %d\\n\", ret); return -1;}

（2）对gpio引脚进行写操作

// GPIO设置为输出ret = GpioSetDir(m_gpio_id, GPIO_DIR_IN);if (ret != 0) { PRINT_ERROR(\"GpioSetDir failed and ret = %d\\n\", ret); return -1;}// 读取GPIO引脚的电平ret = GpioRead(m_gpio_id, &m_gpio_value);if (ret != 0) { PRINT_ERROR(\"GpioRead failed and ret = %d\\n\", ret); return -1;}printf(\"GPIO Read Successful and GPIO = %d, value = %d\\n\", m_gpio_id, m_gpio_value);
3.4.2、BUILD.gn
import(\"//build/ohos.gni\")import(\"//drivers/hdf_core/adapter/uhdf2/uhdf.gni\")ohos_executable(\"rk3568_gpio_test\") { sources = [ \"gpio_test.c\" ] include_dirs = [ \"$hdf_framework_path/include\", \"$hdf_framework_path/include/core\", \"$hdf_framework_path/include/osal\", \"$hdf_framework_path/include/platform\", \"$hdf_framework_path/include/utils\", \"$hdf_uhdf_path/osal/include\", \"$hdf_uhdf_path/ipc/include\", \"//base/hiviewdfx/hilog/interfaces/native/kits/include\", \"//third_party/bounds_checking_function/include\", ] deps = [ \"$hdf_uhdf_path/platform:libhdf_platform\", \"$hdf_uhdf_path/utils:libhdf_utils\", \"//base/hiviewdfx/hilog/interfaces/native/innerkits:libhilog\", ] cflags = [ \"-Wall\", \"-Wextra\", \"-Werror\", \"-Wno-format\", \"-Wno-format-extra-args\", ] part_name = \"rk3568_gpio_test\" install_enable = true}
3.4.3、参与应用程序编译

bundle.json

{\"name\": \"@ohos/rk3568_gpio_test\",\"description\": \"rk3568_gpio_test example.\",\"version\": \"3.1\",\"license\": \"Apache License 2.0\",\"publishAs\": \"code-segment\",\"segment\": {\"destPath\": \"sample/01_platform_gpio\"},\"dirs\": {},\"scripts\": {},\"component\": {\"name\": \"rk3568_gpio_test\",\"subsystem\": \"sample\",\"syscap\": [],\"features\": [],\"adapted_system_type\": [\"mini\",\"small\",\"standard\"],\"rom\": \"10KB\",\"ram\": \"10KB\",\"deps\": {\"components\": [\"hdf_core\",\"hilog\"],\"third_party\": []},\"build\": {\"sub_component\": [\"//sample/01_platform_gpio:rk3568_gpio_test\"],\"inner_kits\": [],\"test\": []}}}

4、编译说明

运行如下：

在这里插入图片描述

5、运行结果

（1）将为GPIO0_D5引脚和GPIO3_C2用杜邦线连接，一个引脚设置输出高低电平，另一个引脚用来读取高低电平的方法进行验证。

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

由以下的GPIO配置方法可知GPIO0_D5引脚号为: 3∗8+5=29 3*8+5=29 3∗8+5=29,GPIO3_C2引脚号为: 3∗32+2∗8+2=114 3*32+2*8+2=114 3∗32+2∗8+2=114。

参考以下信息可得出以上引脚号

在这里插入图片描述

通过控制GPIO0_B5来验证HDF驱动程序，该程序运行结果如下所示：

在这里插入图片描述

（2）只验证GPIO电平输出可以通过控制LED灯的控制引脚。

LED灯的原理图如下

在这里插入图片描述

由原理图可知引脚分别为GPIO4_C2和GPIO4_C3和GPIO4_C5，引脚号为146、147和149。

# ./rk3568_gpio_test -g 146 -o -v 1gpio id: 146gpio dir: outgpio value: 1

可通过LED灯的亮灭来验证结果。(高电平时为亮，低电平为灭，我实测的结果为146:绿灯 147:红灯 149:蓝灯，与原理图不符)

参考资料

详细资料请参考官网：

  • GPIO平台驱动开发
  • GPIO应用程序开发
  • 凌蒙派-RK3568开发板-基础外设类：GPIO驱动
网络标签：

相关问题