GPIO應用于Linux LED子系統和輸入事件偵測
GPIO(General-purpose input/output)即通用輸入輸出，根據名字就能夠了解到在實際應用中可以有很多種用途，最常見的便是用來控制LED燈的亮滅，或用來偵測輸入信號的高低變化。英創工控主板都給用戶提供了豐富的GPIO資源，ESMARC系列的板卡擁有32位GPIO，為了方便用戶能夠更方便的進行開發，英創公司進一步在軟件上也增加了一些實用的功能。在GPIO用作控制LED燈的時候，用戶可以直接使用Linux的LED子系統來對指定的GPIO口進行設置和操作，比如LED的亮滅或者設置觸發方式等。如果是將GPIO設置為輸入狀態偵測輸入信號的高低變化，一旦電平發生變化，內核就會通知應用程序，這時使用select函數就可以接收到內核發出的消息，不用再通過while或者for函數不斷的輪詢，實際的功能已經在ESMARC系列的ESM6800主板上通過測試和驗證了。下面就針對兩個功能來介紹一下具體的使用方法。
用戶使用GPIO控制LED燈，可以直接調用英創公司提供的API函數，將GPIO置為輸出然后置高或者置低。不過Linux系統將控制LED燈的這部分功能整合起來，設計成了一個標準的LED子系統，對LED子系統的操作在shell環境中就能完成。英創公司也將這部分功能的支持加入到了板卡中，如果熟悉使用LED子系統來控制的用戶，就可以選用這種方式。通過加載一個內核模塊led-emtronix.ko來啟用LED子系統，加載的時候通過參數gpios來設置需要使用LED子系統操作的GPIO，gpios參數為一個32位的整數，代表32位GPIO，1表示enable而0表示disable。所以當我們選用GPIO0～GPIO3時，加載內核模塊的命令如下：insmode led-emtronix.ko gpios=0x0f，加載完成后，用戶可以在/sys/class/leds/目錄下看到新生成了四個對應的文件夾LED1、LED2、LED3和LED4，注意，為了方便用戶區分，LED子文件夾的標號和GPIO的標號是一一對應的，比如GPIO10生成的子文件夾為LED10。
加載內核模塊
我們選擇LED0這個目錄進入，可以看到里面有許多文件，我們要使用到的文件為brightness和trigger這兩個。
文件列表
brightness這個文件用來控制LED的開關，對應板卡的GPIO電平高低，當brightness文件的值為0時，GPIO輸出低電平，當brightness文件的值為1時GPIO則輸出高電平，需要注意的是，加載內核模塊后，默認情況為輸出低電平即brightness文件的值為0。在shell中需要查看brightness的值可以使用命令cat brightness：
查看brightness文件
如果是需要設置brightness文件的值，則可以使用echo命令：
設置brightness文件的值
另一個文件trigger的作用是設置觸發方式，默認為none即沒有觸發方式。使用cat命令讀取trigger文件可以得到支持的所有觸發方式，如下圖看到有磁盤，定時器，心跳，背光等多種觸發方式：
查看觸發方式
有方括號的表示為現在的有效觸發方式，如果要選用heartbeat作為觸發方式，還是使用echo命令來進行設置：
設置trigger
設置之后可以通過示波器看到對應的GPIO像心跳一樣，每秒會進行一次拉高拉底。按照上面所介紹的方法，就能夠使用LED子系統來對板卡的GPIO進行控制。
接下來介紹一下輸入事件通知的功能，英創板卡的GPIO上電是默認都為輸入狀態（有3.3V上拉），在默認狀態下是不會響應輸入電平變化進行事件通知的。要啟用這一功能，需要調用英創公司提供的，設置GPIO輸入狀態的API來實現。也就是在程序中需要調用一次API，設置GPIO為輸入，才會使能這一位GPIO的輸入事件通知功能，代碼如下：
int GPIO_OutDisable(int fd, unsigned int dwDisBits)
{
int rc;
struct double_pars dpars;
dpars.par1 = ESM6800_GPIO_OUTPUT_DISABLE;
dpars.par2 = dwDisBits;
rc = write(fd, &dpars, sizeof(struct double_pars));
return rc;
}
rc = GPIO_OutDisable(fd, i1); //set GPIO as input
if(rc < 0)
{
printf("GPIO_OutEnable::failed %d\n", rc);
return rc;
}
當設置完成后，GPIO作為輸入狀態，同時內核會在輸入的電平變化時通知應用層，使用select函數來監聽GPIO的句柄的讀事件就能夠獲取到通知，用戶可以通過多線程的方式來實現，代碼如下：
while( 1 )
{
//設置讀事件
FD_ZERO(&fdRead);
FD_SET(fd,&fdRead);
//設置超時時間
aTime.tv_sec = 0;
aTime.tv_usec = 20000;
ret = select(fd+1,&fdRead,NULL,NULL,&aTime);
//printf( "select ret = %d\n", ret);
if (ret < 0 )
{
printf("error!\n");
break;
}
if (ret > 0)
{
//判斷是否讀事件
if (FD_ISSET(fd,&fdRead))
{
//讀事件觸發，進行相應的動作
dwPinState = 0xffffffff;
rc = GPIO_PinState(fd, &dwPinState);
if(rc < 0)
{
printf("GPIO_PinState::failed %d\n", rc);
return rc;
}
printf("PinState = 0x%08x\n", dwPinState);
}
}
}
當輸入電平發生變化，select偵測到讀事件，就可以進行相應的操作，示例代碼只是簡單的讀取了當前GPIO的輸入電平狀態，用戶可以根據實際的應用來修改。當有多路GPIO用于偵測輸入電平變化的時候，在接收到讀事件后，如果需要判斷是哪一位GPIO偵測到電平變化，就要立刻讀取當前GPIO的狀態來以此進行判斷。對于不需要這一功能的用戶也不會有什么影響，當調用函數將GPIO設置為輸入后，不使用select函數去監聽GPIO的句柄即可，其他功能都和原來一致。
英創公司希望通過增加一些類似的實用功能，讓用戶的開發能夠更加方便，如果在使用過程中遇到任何問題，可以和英創公司的工程師聯系尋求技術支持。