[SylixOS & iMXRT1050][3] GPIO测试例程

科技猎人

GPIO（General Purpose Input/Output），即通用输入/输出端口，以下简称I/O端口。I/O端口可提供输入、输出或中断三类功能，是嵌入式领域最常见最基础的硬件设备。
如果在应用程序中使用芯片的GPIO标识方法进行编程，既显得杂乱，也不利于软件的可移植性，因此SylixOS将所有的GPIO统一编号为数字，范围0～255，应用层通过该编号来索引需要操作的GPIO管脚。具体某个硬件平台有哪些可用的GPIO则由驱动来实现，在/dev/gpiofd目录下可查看到。
对于应用层来说，GPIO就是/dev/gpiofd目录下的某个设备文件，通过标准文件函数就能够操作。鉴于GPIO使用的一些固有特点，以及为了简化接口，SylixOS又进一步封装标准文件函数得到三个简洁的GPIO操作函数，文件关闭依旧使用close函数。

1. #include <sys/gpiofd.h>
   
2. int gpiofd(unsigned int gpio, int flags, int gpio_flags);
   
3. int gpiofd_read(int fd, uint8_t *value);
   
4. int gpiofd_write(int fd, uint8_t  value);

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函数gpiofd原型分析：
此函数成功时返回对应GPIO端口的文件描述符，失败时返回负数；
参数gpio为GPIO端口的唯一编号，该编号与具体的系统硬件相关，应用程序应该参考BSP包对GPIO端口编号的定义来正确选择；
参数flags与open函数的第二个参数意义相似，即可以是O_RDONLY、O_RDWR、O_RDWR等，但内部其实都是按照O_RDWR参数来操作的；
参数gpio_flags是与GPIO特性相关的标识，它可以是多个位标识的组合。参考下表：


注：当使用了GPIO_FLAG_TRIG_LEVE标识时，我们仅能用GPIO_FLAG_TRIG_FALL与GPIO_FLAG_TRIG_RISE中的一个与其组合使用，分别表示低电平触发和高电平触发。当没有使用GPIO_FLAG_TRIG_LEVE时，我们可以将GPIO_FLAG_TRIG_FALL和GPIO_FLAG_TRIG_RISE组合使用表示双边沿触发。
函数gpiofd_read读取一个GPIO端口的电平状态，只有0和1两个值，原型分析如下：
此函数成功返回0，失败返回错误码；
参数fd为GPIO端口对应的文件描述符；
输出参数value保存读取到的电平值，0表示低电平，1表示高电平。
函数gpiofd_write设置一个GPIO端口的电平状态，只有0和1两个值，原型分析如下：
此函数成功返回0，失败返回错误码；
参数fd为GPIO端口对应的文件描述符；
参数value为需要设置的电平值，0表示低电平，1表示高电平。


GPIO查询方式，例程源码位于/extExample/SylixOS/user/devExample/gpioExample.c
例程操作流程为：
使用 gpiofd 函数打开KEY08和LED02设备；
使用gpiofd_read函数读取KEY08按键输入状态；
使用gpiofd_write设置LED02输出状态；
退出时，使用close函数关闭打开的设备文件；

1. INT  gpioExampleStart1 (VOID)
   
2. {
   
3.     INT      keyfd;
   
4.     INT      ledfd;
   
5.     uint8_t  value;
   
6. 
   
7.     printf("Gpio example1. Waiting press the key SW8.\n");
   
8. 
   
9.     keyfd = gpiofd(KEY08, O_RDWR, GPIO_FLAG_IN);  /*  打开 KEY 的 GPIO 文件       */
   
10.     if (keyfd < 0) {
    
11.         printf("open gpio %d failed!\n", KEY08);
    
12.         return  (PX_ERROR);
    
13.     }
    
14. 
    
15.     ledfd = gpiofd(LED02, O_RDWR, GPIO_FLAG_OUT_INIT_LOW);              /*  打开 LED 的 GPIO 文件       */
    
16.     if (ledfd < 0) {
    
17.         printf("open gpio %d failed!\n", LED02);
    
18.         close(keyfd);
    
19.         return  (PX_ERROR);
    
20.     }
    
21. 
    
22.     while (1) {
    
23.         gpiofd_read(keyfd, &value);                /*  读取当前按键值              */
    
24.         printf("The key value = %d\n", value);
    
25.         gpiofd_write(ledfd, value & 0x01);         /*  设置LED引脚输出             */
    
26.         sleep(1);
    
27.     }
    
28.     close(keyfd);                                    /*  关闭 KEY 的 GPIO 文件       */
    
29.     close(ledfd);                                    /*  关闭 LED 的 GPIO 文件       */
    
30. 
    
31.     return  (ERROR_NONE);
    
32. }

复制代码

上面以输入方式打开KEY的 GPIO 文件,以输出且初始值为低电平的方式打开了LED的 GPIO 文件，然后又以1秒的间隔读取按键值并设置LED状态。gpiofd_read和gpiofd_write都是不会阻塞的。
上面的方式仅能处理GPIO的输入输出，但无法使用其中断功能。我们知道，I/O多路复用（select）允许任务阻塞地等待一个或多个文件描述符满足指定状态（可读、可写或异常），SylixOS利用这一点，为应用程序提供了使用GPIO中断功能的方法。当一个具有中断功能的GPIO产生中断时，内核会唤醒所有通过调用select等待该GPIO文件描述符可读状态的线程，通知线程中断产生。当select正确返回时，线程处理相应的事务，这类似于完成了一次中断服务。
GPIO中断方式，例程源码位于/extExample/SylixOS/user/devExample/gpioExample.c
例程操作流程为：
使用 gpiofd 函数打开KEY08和LED02设备；
使用select函数等待KEY08下降沿中断；
使用gpiofd_write设置LED02输出状态；
退出时，使用close函数关闭打开的设备文件；


实验步骤
1.输入如下命令，启动查询方式的gpio例程：
[root@sylixos:/]# example  gpio
2.此时控制台每秒输出一次按键值，按下按键可看到按键值回变为0。LED则会按照按键状态改变而改变。

3.复位系统，输入命令，启动中断方式的gpio例程：
[root@sylixos:/]# example  gpio    -i
4.按下按键会触发下降沿中断，从而唤醒一次select函数。每按一次按键会打印出按动次数，同时LED变化一次。


完整代码

1. /*********************************************************************************************************
   
2. **
   
3. **                                    中国软件开源组织
   
4. **
   
5. **                                   嵌入式实时操作系统
   
6. **
   
7. **                                SylixOS(TM)  LW : long wing
   
8. **
   
9. **                               Copyright All Rights Reserved
   
10. **
    
11. **--------------文件信息--------------------------------------------------------------------------------
    
12. **
    
13. ** 文   件   名: gpioExample.c
    
14. **
    
15. ** 创   建   人: Hou.JinYu (侯进宇)
    
16. **
    
17. ** 文件创建日期: 2017 年 12 月 13 日
    
18. **
    
19. ** 描        述: gpio 例程。因为连接板载 LED01 的引脚同时也连接了 enet 的复位脚，硬件冲突故不能使用。
    
20. **               LED02 只是一个空闲的gpio（为J22.7）,需要用户连接LED或万用表来检测电平变化。
    
21. *********************************************************************************************************/
    
22. #include <stdio.h>
    
23. #include <unistd.h>
    
24. #include <sys/select.h>
    
25. #include <sys/gpiofd.h>
    
26. #include "gpio/gpio.h"
    
27. #include "config.h"
    
28. /*********************************************************************************************************
    
29.    引脚宏定义
    
30. ********************************************************************************************************/
    
31. #define KEY08        GPIO_E_00                                          /*  GPIO5--00                   */
    
32. #define LED01        GPIO_A_09                                          /*  GPIO1--09                   */
    
33. #define LED02        GPIO_A_18                                          /*  GPIO1--18                   */
    
34. /*********************************************************************************************************
    
35. ** 函数名称: gpioExampleStart1
    
36. ** 功能描述: gpio 轮询读取例程
    
37. ** 输　入  : NONE
    
38. ** 输　出  : ERROR_CODE
    
39. ** 全局变量:
    
40. ** 调用模块:
    
41. *********************************************************************************************************/
    
42. static  INT  gpioExampleStart1 (VOID)
    
43. {
    
44.     INT      keyfd;
    
45.     INT      ledfd;
    
46.     uint8_t  value;
    
47. 
    
48.     printf("Gpio poll example. Waiting press the key SW8.\n");
    
49. 
    
50.     keyfd = gpiofd(KEY08, O_RDWR, GPIO_FLAG_IN);                        /*  打开 KEY 的 GPIO 文件       */
    
51.     if (keyfd < 0) {
    
52.         printf("open gpio %d failed!\n", KEY08);
    
53.         return  (PX_ERROR);
    
54.     }
    
55. 
    
56.     ledfd = gpiofd(LED02, O_RDWR, GPIO_FLAG_OUT_INIT_LOW);              /*  打开 LED 的 GPIO 文件       */
    
57.     if (ledfd < 0) {
    
58.         printf("open gpio %d failed!\n", LED02);
    
59.         close(keyfd);
    
60.         return  (PX_ERROR);
    
61.     }
    
62. 
    
63.     while (1) {
    
64.         gpiofd_read(keyfd, &value);                                     /*  读取当前按键值              */
    
65.         printf("The key value = %d\n", value);
    
66.         gpiofd_write(ledfd, value & 0x01);                              /*  设置LED引脚输出             */
    
67.         sleep(1);
    
68.     }
    
69.     close(keyfd);                                                       /*  关闭 KEY 的 GPIO 文件       */
    
70.     close(ledfd);                                                       /*  关闭 LED 的 GPIO 文件       */
    
71. 
    
72.     return  (ERROR_NONE);
    
73. }
    
74. /*********************************************************************************************************
    
75. ** 函数名称: gpioExampleStart2
    
76. ** 功能描述: gpio 中断例程
    
77. ** 输　入  : NONE
    
78. ** 输　出  : ERROR_CODE
    
79. ** 全局变量:
    
80. ** 调用模块:
    
81. *********************************************************************************************************/
    
82. static  INT  gpioExampleStart2 (VOID)
    
83. {
    
84.     INT      n = 0;
    
85.     fd_set   fdset;
    
86.     INT      ret;
    
87.     INT      keyfd;
    
88.     INT      ledfd;
    
89. 
    
90.     printf("Gpio interrupt example. Waiting press the key SW8.\n");
    
91. 
    
92.     keyfd = gpiofd(KEY08, O_RDWR, GPIO_FLAG_TRIG_FALL);                 /*  打开 KEY 的 GPIO 文件       */
    
93.     if (keyfd < 0) {
    
94.         printf("open gpio %d failed!\n", KEY08);
    
95.         return  (PX_ERROR);
    
96.     }
    
97. 
    
98.     ledfd = gpiofd(LED02, O_RDWR, GPIO_FLAG_OUT_INIT_LOW);              /*  打开 LED 的 GPIO 文件       */
    
99.     if (ledfd < 0) {
    
100.         printf("open gpio %d failed!\n", LED02);
     
101.         close(keyfd);
     
102.         return  (PX_ERROR);
     
103.     }
     
104. 
     
105.     FD_ZERO(&fdset);
     
106. 
     
107.     while (1) {
     
108.         FD_SET(keyfd, &fdset);
     
109.         ret = select(keyfd + 1, &fdset, NULL, NULL, NULL);              /*  调用 select 等待按键被按下  */
     
110.         if (ret == 1) {
     
111.             printf("The key effective, n = %d\n", n++);
     
112.             gpiofd_write(ledfd, n & 0x01);                              /*  设置LED引脚输出             */
     
113.         } else if (ret < 0) {
     
114.             printf("select error!\n");
     
115.             break;
     
116.         }
     
117.     }
     
118.     close(keyfd);                                                       /*  关闭 KEY 的 GPIO 文件       */
     
119.     close(ledfd);                                                       /*  关闭 LED 的 GPIO 文件       */
     
120. 
     
121.     return  (ERROR_NONE);
     
122. }
     
123. /*********************************************************************************************************
     
124. ** 函数名称: mainExampleStart
     
125. ** 功能描述: uart 测试启动函数
     
126. ** 输　入  : 设备号,使用方式 ./uart_test /dev/ttyS1
     
127. ** 输　出  : 无
     
128. ** 全局变量:
     
129. ** 调用模块:
     
130. *********************************************************************************************************/
     
131. static  INT  gpioExampleStart (INT  iArgC, PCHAR  ppcArgV[])
     
132. {
     
133.     int c;
     
134.     int interruptTypy = 0;
     
135. 
     
136.     if (iArgC < 1) {
     
137.         return  (0);
     
138.     }
     
139. 
     
140.     while (1) {
     
141.         c = getopt(iArgC, ppcArgV, "i");
     
142.         if (c == -1) {
     
143.             break;
     
144.         }
     
145. 
     
146.         switch (c) {
     
147.         case 'i':
     
148.             interruptTypy = 1;
     
149.             break;
     
150. 
     
151.         default:
     
152.             return  (PX_ERROR);
     
153.         }
     
154.     }
     
155. 
     
156.     if (interruptTypy) {
     
157.         gpioExampleStart2();
     
158.     } else {
     
159.         gpioExampleStart1();
     
160.     }
     
161. 
     
162.     return  (0);
     
163. }
     
164. SHELL_CMD_REG("gpio", gpioExampleStart);
     
165. /*********************************************************************************************************
     
166.   END
     
167. *********************************************************************************************************/
     

复制代码

科技猎人

呃。。。图片位置又错乱了

RAMILE

能老老实实把翼辉的IDE装上的，都是真爱

ground

看起来不错,QT需要在LINUX下操作?

科技猎人

ground 发表于 2018-12-19 17:26
看起来不错,QT需要在LINUX下操作?

SylixOS支持QT。和Linux没啥关系。

knight_hu

我正好前段时间试了下用这个gpio通过select中断方式测试对外部信号响应的情况，对1ms的信号响应抖动非常大，就是通过示波器产生一个方波给到GPIO去中断，然后任务里面操作另一个GPIO用示波器余晖看响应的延迟和抖动，发现延迟最大要到到50us，整个响应就在0-50us里面抖动，请问有没有响应更快，更稳定的API或者使用方法呢？

TKZXJ

谢谢分享，学习了

knight_hu

大神能教教我么？

科技猎人

knight_hu 发表于 2018-12-20 21:29
我正好前段时间试了下用这个gpio通过select中断方式测试对外部信号响应的情况，对1ms的信号响应抖动非常大 ...

是在任务里等地中断并发出信号？
任务是会被中断程序或其他高优先级任务打断的。
所以想提高实时性线程的优先级，要更高实时性可以在驱动的中断里处理。

knight_hu

还有两个问题，
1、SylixOS处理中断的话，是不是也是先关中断然后执行API_InterVectorConnect挂上去的中断任务的呢？如果是的话，如果某一个中断执行代码太多就有可能错过其他中断？
2、如果还是采用中断中发送信号量到处理任务，那这个处理任务响应速度要提高的话，唯一的方法就是提高它本身的优先级，以便尽快抢占到资源去处理？

科技猎人

knight_hu 发表于 2018-12-21 13:09
还有两个问题，
1、SylixOS处理中断的话，是不是也是先关中断然后执行API_InterVectorConnect挂上去的中断 ...

不会一直关中断，中断可以抢占。驱动设计中自然是要求中断执行时间越短越好，否则会影响实时性。
提高任务优先级才能保证不被其他任务打断。

whatcanitbe

共享下ide

科技猎人

whatcanitbe 发表于 2018-12-21 13:44
共享下ide

需要到官网申请，申请页面http://www.acoinfo.com/html/experience.php

knight_hu

谢谢，那我这两个方法都试试看

科技猎人

knight_hu 发表于 2018-12-21 13:49
谢谢，那我这两个方法都试试看

方便问一下是对于SylixOS是学习研究，还是做实际项目，哪个领域的项目？

knight_hu

我也是在学习，用的开源的工具，刚碰到个问题，任务里面用中断方式去做的话，运行几秒钟就会出现jobQueueAdd() error: job message lost。是什么情况，中断太快响应不过来？
现在中断是500us来一个，任务堆栈应该也够大了吧？       
        Lw_ThreadAttr_Build(&threadattr,
                                                512 * LW_CFG_KB_SIZE,
                                                LW_PRIO_CRITICAL,
                                                LW_OPTION_THREAD_STK_CHK,
                                                LW_NULL);

科技猎人

knight_hu 发表于 2018-12-21 15:05
我也是在学习，用的开源的工具，刚碰到个问题，任务里面用中断方式去做的话，运行几秒钟就会出现jobQueueAd ...

应该是中断太频繁了，你调低频率试试

knight_hu

好的，我如果直接用API_InterVectorConnect把中断任务插入到中断列表去处理的话，会报下面这个错误
_Schedule() bug: scheduler candidate serious error, ptcb 0x8083bec0, name "t_netproto", status 0x5