嵌入式Linux下使用GPIO中断功能

1). 简介

GPIO应用是嵌入式设备最基本的应用之一, 本文就基于Embedded Linux系统演示开发GPIO中断以及输出相关的基本应用示例.

本文所采用的硬件平台来自与Toradex发布的基于NXP iMX7 SoC的Colibri iMX7 ARM计算机模块配合Colibri Eva Board.

2). 准备

a). ToradexColibri iMX7S (基于NXP iMX7SSoC)计算机模块配合Colibri Eva Board开发载板.

b). Embedded Linux使用Toradex官方发布的Linux release V2.6.1, 更新方法请见这里.

3). 软硬件安装

a). 本文所实现的GPIO应用原理为使用两个GPIO接口, 一个作为按键输入使用, 另外一个作为输出驱动载板上面的LED. 每次按键后, 会将LED状态翻转, 也就是点亮和熄灭交替.

b). 硬件连接，将Colibri Eva载板X3连接器C19和X21连接器SW6连接，作为按键输入端; 将X3连接器A19和X21连接器LED1连接, 用于驱动LED1.

c). 在Ubuntu 14.04 开发主机配置开发环境, 这里使用Eclipse作为开发IDE, 具体配置可以参考这里的Linux开发上手指南.

4). GPIO应用示例

a). 运行Eclipse, 创建一个新项目, 命名 ”gpiointtest” , 配置为 ”Empty Project” 和 “Cross GCC”.

b). 在 ”gpiointtest” 项目下首先新建GPIO操作相关的header和source文件

./ Header 文件 ” gpioconfig.h” 代码如下, 主要定义一些全局环境变量和声明GPIO基本的操作函数

https://github.com/simonqin09/gpiointtest/blob/master/gpioconfig.h

./ source文件 “gpioconfig.c” 代码如下,主要是GPIO基本操作函数

https://github.com/simonqin09/gpiointtest/blob/master/gpioconfig.c

c). 主函数文件为 “gpiointtest.c”, 源代码如下, 其主要实现的功能要点下面会逐一列出.

https://github.com/simonqin09/gpiointtest/blob/master/gpiointtest.c

./ 参考Colibri iMX7数据手册以及这里的GPIO号码定义规则, 本文所使用的C19和A19引脚对应的GPIO为GPIO-53和GPIO-52, 因此主程序在最开始就做了定义, 对应变量gpio2和gpio1.

./ 变量定义完成后第二部分就是GPIO的export和配置, 将gpio1配置为输出, gpio2 配置为中断输入, 上升沿触发.

./ 这里我们采用 ”poll” 函数作为中断事件处理函数, 使用的也是其标准用法, 这里就不赘述.

./ 这里详细说明下在触发事件后的处理, 也就是 ” if (fdset[1].revents & POLLPRI)” 里面的内容. 首先通过“lseek” 函数将文件还原以便处理下一次中断触发; 然后通过 ”cnt” 变量的判定排除程序运行第一次默认触发的中断; 最后在有效中断触发情况下, 再通过 “usleep” 和 gpio2 当前value的读取来排除机械按键抖动, 这样在每次确定按键的前提下, 将gpio1 的输出做反转, 对应也就是LED亮和灭.

d). 编译项目, 然后将可执行文件scp下载到colibri imx7执行, 执行情况如下. 在测试中也可以发现当出现按键抖动的时候, 按键次数统计输出会跳过抖动的那次计数, 同样LED控制也不会被干扰.

e). 当在所需要同时控制的GPIO数量比较多的情况下, 采用 ”epoll” 函数效率会高于 “poll”, 因此这里也将基于“epoll” 的主程序代码罗列如下, 其思路和上面是一致的, 就不赘述.

https://github.com/simonqin09/gpiointtest/blob/master/gpiointtest_epoll.c