6.1. 用户态GPIO操作

6.1.1. sysfs接口

用户可使用sysfs按照gpio序号操作GPIO，目录为/sys/class/gpio 通常使用export将指定序号的gpio导出，导出后会产生一个gpio<number>的目录改目录下有value、dirction、edge、active_state的设置和操作的接口

实际使用中有许多问题

用户空间获取和设置GPIO之需要读写gpio/value这个文件，频繁操作会造成大量的上下文切换的性能损耗，而且频率也上不去。
所有的gpio按照序号排序，没有很好的体现gpiochop的模型。
在读取event中会出现上下文切换，如果在上下文切换时再发现一个event可能会无法获取而导致丢失。
没有详细的应用程序权限区分，只要是可以操作设备文件的特权用户都可以操作任何gpio设备，可能会造成竟态问题。
想要使用每个gpio都必须单独导出，并且使用过程中要使用多个就必须导出多个。
polling操作不好，容易丢失时间并且每个口都需要一个poll一个打开文件。

使用示例:

$ echo 483 > /sys/class/gpio/export
导出gpio
$ echo out > /sys/class/gpio/gpio483/direction
设置GPIO方向
$ echo 1 > /sys/class/gpio/gpio483/value

$ echo in > /sys/class/gpio/gpio483/direction
$ cat /sys/class/gpio/gpio483/value

6.1.2. 字符设备接口

新的字符GPIO驱动接口将单独的gpiochip变为一个/dev目录下的字符设备文件,之后通过C语言的ioctl接口来申请和操作gpio

新的GPIO驱动需要在4.8内核以上的版本才会支持

有以下特性

每一个gpiochip对应一个/dev的gpiochip<number>文件。
使用ioctl、poll、read等方法操作。
支持同时申请多个IO口、设置、获取多个IO值
可以通过别名定位gpiochip和line。
可以为line增加open drain和open source标识。
每一个line都有consumer字符串,用户表示line的使用者
支持uevent，更好的poll,不会丢失事件。

6.1.2.1. C语言接口

C语言API接口主要有以下功能

获取chip_info
获取line_info
申请lines以对其进行操作
设置line的值
获取line的值
申请line以产生事件
polling事件
读取事件

常用操作

## set gpio chip 0 pin 10 to low
struct gpiod_line *line;
struct gpiod_chip *chip;

chip = gpiod_chip_open(0);
line = gpiod_chip_getline(chip, 10);

gpiod_line_request_output(line, GPIOD_TEST_CONSUER, 0);


## get gpio chip 1 pin 36 value
chip = gpiod_chip_open(1);
line = gpiod_chip_getline(chip,36);

gpiod_line_request_input(line, "test_admin");
value = gpiod_line_get_value(line);

libgpiod支持event操作

## event 操作

struct gpiod_line_event ev;
struct gpiod_line *line;
struct gpiod_chip *chip;
struct timespec ts = {1, 0};  #1s timeout

chip = gpiod_chip_open(0);
line = gpiod_chip_get_line(30);

gpiod_line_request_rising_edge_events(line, "test_event");
//gpiod_line_request_falling_edge_events(line, "test_event");
//gpiod_line_request_both_edges_events(line, "test_event");
gpiod_line_event_wait(line，&ts);
gpiod_line_event_read(line, &ev);

if(ev.event_type == GPIOD_LINE_EVENT_RISING_EDGE)
    printf("event rising get!\n");

更详细的描述可以查看源码或者源码目录下的tests文件.

6.1.2.2. 命令行工具(gpiod-tools)

列出所有的GPIO
```
$ gpiodetect
```
gpiochip0 [600000.gpio] (128 lines) gpiochip1 [601000.gpio] (36 lines)

列出某个gpio chip的情况

$ gpioinfo 0
gpiochip0 - 128 lines:
    line   0:      unnamed       unused   input  active-high
    line   1:      unnamed       unused   input  active-high
    line   2:      unnamed       unused   input  active-high
    line   3:      unnamed       unused   input  active-high
    line   4:      unnamed       unused   input  active-high
    line   5:      unnamed       unused   input  active-high
    line   6:      unnamed       unused   input  active-high
    line   7:      unnamed       unused   input  active-high
    line   8:      unnamed       unused   input  active-high
    line   9:      unnamed       unused   input  active-high
    line  10:      unnamed       unused   input  active-high
    line  11:      unnamed       unused  output  active-high
    line  12:      unnamed       unused  output  active-high

设置gpio
```
$ gpioset 0 9=1
$ gpioget 0 9
```

监控gpio状态

$ gpiomon 0 9
event: FALLING EDGE offset: 99 timestamp: [1609407267.241196770]
event:  RISING EDGE offset: 99 timestamp: [1609407272.243466065]
event: FALLING EDGE offset: 99 timestamp: [1609407274.245885040]
event:  RISING EDGE offset: 99 timestamp: [1609407279.248305575]