迅为RK3588开发板 | 在高性能处理器上如何使用GPIO

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注：详细使用可参考《【北京迅为】itop-3588开发板驱动开发指南》

GPIO基本概念

GPIO，即General-Purpose Input/Output，指的是可以由软件控制的通用输入输出引脚。每个GPIO引脚可以配置为输入或输出，用来读取外部设备的状态（如按键）或控制外设（如LED、马达等）

GPIO应用领域

GPIO作为嵌入式设备中不可或缺的接口，在以下多个领域有广泛应用：

● 智能家居：用于控制和监测家电、灯光、窗帘、传感器等智能设备，通过GPIO引脚读取传感器状态或发送控制信号。

● 工业自动化：GPIO用于连接和控制工业机器、机器人、传感器等设备，通过简单的开关控制机制实现自动化流程。

● 物联网（IoT）：GPIO在物联网设备中广泛应用，用于与传感器、执行器（如继电器）等设备通信，实现数据采集和设备控制。

● 汽车电子：在车载系统中，GPIO用于与各种车载传感器和执行器连接，提供控制信号，如车灯、门锁、报警器等的控制。

● 机器人技术：GPIO用于控制机器人中的电机、传感器和其他外部设备，实现精准的硬件控制和反馈处理。

使用RK3588处理器上的GPIO接口

在RK3588平台上，GPIO的使用非常灵活，既可以通过内核提供的sysfs接口进行控制，也可以通过debugfs进行调试。下面我们将介绍如何通过这两种方式来操作GPIO。

01 GPIO选择

可以看到5号管脚的网络标号为UART9_RX_M0_BT，然后打开pin脚复用手册，根据这个网络标号进行搜索，查找到的复用内容如下所示：

可以看到GPIO引脚编号GPIO2_C4，我们将LED的正极连接到这GPIO，负极连接到GND。

02 使用sysfs接口控制GPIO

GPIO软件编程方式有多种，可以写驱动程序调用GPIO函数操作GPIO，也可以直接通过操作寄存器的方式操作GPIO，还可以通过sysfs方式实现对GPIO的控制。

sysfs接口是Linux内核提供的一种标准方式，允许用户在用户空间操作GPIO。通过简单的命令行操作，就可以控制GPIO引脚，点亮或熄灭LED。这里我们使用较为简单的用户空间控制GPIO的方法，通过配置GPIO为输出模式，向其写入高电平（1）或低电平（0）来控制LED的开关。

▸引脚号计算

引脚编号=控制寄存器的寄存器基数+控制引脚寄存器位数。

GPIO2_PC4 pin脚计算方法：

bank = 2;       //GPIO2_C4=> 2, bank ∈ [0,4]group = 2;      //GPIO2_C4 => 2, group ∈ {(A=0), (B=1), (C=2), (D=3)}X = 4;         //GPIO2_C4=>4, X ∈ [0,7]number = group * 8 + X = 2 * 8 + 4 =20;pin = bank*32 + number= 2 * 32 + 20 = 84;

▸ 导出GPIO引脚

echo 84 > /sys/class/gpio/export

▸ 配置GPIO为输出模式

接下来，设置该GPIO引脚为输出模式：

echo "out" > /sys/class/gpio/gpio84/direction 

▸ 控制LED开关

通过向GPIO的value文件写入1或0来控制LED的状态：

打开LED：

echo 1 > /sys/class/gpio/gpio84/value

关闭LED：

echo 0 > /sys/class/gpio/gpio84/value

▸ 释放GPIO引脚

使用完毕后，可以将GPIO从用户空间移除：

echo 84 > /sys/class/gpio/unexport

03

03 GPIO调试

在更高级的调试场景中，debugfs文件系统提供了对GPIO引脚状态和复用情况的深入查看和调试能力。可以通过以下步骤获取GPIO的详细信息：

▸ 查看GPIO的输入/输出模式、上拉/下拉设置等电气属性

cat /sys/kernel/debug/pinctrl/pinctrl-rockchip-pinctrl/pinconf-pins | grep 84

▸ 查看每个引脚的功能模式、引脚复用选择以及其他相关的配置信息

cat /sys/kernel/debug/pinctrl/pinctrl-rockchip-pinctrl/pinmux-pins | grep 84

通过这个文件，你可以确认每个引脚的当前复用配置，例如某个引脚可能被复用为UART、SPI等设备的控制引脚。如果想要重新配置为GPIO引脚，可以通过设备树进行调整。