在OpenHarmony上使用linux自带的GPIO点个灯

背景

从HarmonyOS应用开发玩到OpenHarmony应用开发，前前后后也有大半年了，北向HelloWorld的应用从JAVA写到了JS，又写到了eTS。北向应用的开发不说是精通，至少也早已是个半吊子，查查文档和参考下开发样例，还是能慢慢的写出个应用。然而，南向设备的开发，却一直拖着不知道如何上手。于是，最近终于狠下决心了: 从设备开发的HelloWorld---点灯开始，先在OpenHarmony标准设备上，使用linux自带的GPIO点个灯，走出第一步，后续再使用HDF，NAPI等能力，持续探索南向设备开发。

那么，这次我想做的是使用OpenHarmony3.0 LTS版本的标准系统上，开发一个应用程序，通过调用linux自带通用GPIO驱动，实现点击按钮实现点灯和关灯。这次我使用的开发板是润和hi3516 dv300。

这个问题，对于搞单片机，嵌入式的同学来说，估计第一天就会了。而对于我们搞软件的同学来说，却很少听过，其实我之前就没听说过。。。

GPIO，英文全称为General-Purpose IO ports，也就是 通用IO口。嵌入式系统中常常有数量众多，但是结构却比较简单的外部设备/电路，对这些设备/电路有的需要CPU为之提供控制手段，有的则需要被CPU用作输入信号。而且，许多这样的设备/电路只要求一位，即只要有开/关两种状态就够了，比如灯亮与灭。对这些设备/电路的控制，使用传统的串行口或并行口都不合适。所以在微控制器芯片上一般都会提供一个“通用可编程IO接口”，即GPIO。

我个人的理解是单片机这类设备，是可以通过直接操作寄存器，或者是厂商提供的函数控制GPIO，而linux嵌入式设备，则可以使用linux自带通用GPIO驱动来控制GPIO，或者是自写驱动。而OpenHarmony在此之上，又封装了一层HDF，通过HDF这层封装，可以适配不同操作系统控制GPIO.

润和hi3516dv300 按钮和灯的GPIO口

这些信息可以从原理图中获取:

可以看到两个自定义按钮的GPIO口分别是：GPIO0_1,GPIO0_2

三个LED的GPIO口分别是：核心板的红色LED在GPIO3_4，绿色LED指示灯在GPIO2_3，最上层板的红灯接在GPIO5_1

使用linux自带通用GPIO驱动开灯关灯

从文档，了解到Hi3516DV300有控制器管理12组GPIO管脚，每组8个。

GPIO号 = GPIO组索引 (0~11) * 每组GPIO管脚数(8) + 组内偏移

举例：GPIO10_3的GPIO号 = 10 * 8 + 3 = 83

所以，按钮

GPIO0_1 = 0 * 8 + 1 = 1

GPIO0_2 = 0 * 8 + 2 = 2

三个灯

GPIO5_1 = 5 * 8 + 1;

GPIO2_3 = 2 * 8 + 3;

GPIO3_4 = 3 * 8 + 4;

所以通过学习Linux操作GPIO，了解到可以使用echo的形式，通过linux自带通用GPIO驱动来控制GPIO。于是乎，我们可以直接通过hiTools的串口连接到开发板上，使用如下命令实现点亮红灯：

/sys/class/gpio# echo 41 > export # 设置红灯GPIO口为导出

/sys/class/gpio/gpio41# echo out > direction # 设置红灯GPIO口为输出

/sys/class/gpio/gpio41# echo 1 > value # 设置红灯GPIO口为1

通过代码来实现

通过代码来实现，是通过文件的形式来调用linux自带通用GPIO驱动。

此外，针对按钮，需要使用poll的方式监控文件变化，响应GPIO中断

#include<stdlib.h>

#include<stdio.h>

#include<string.h>

#include<unistd.h>

#include<fcntl.h>

#include<poll.h>

#define MSG(args...) printf(args)

//函数声明

static int gpio_export(int pin);

static int gpio_unexport(int pin);

static int gpio_direction(int pin, int dir);

static int gpio_write(int pin, int value);

static int gpio_read(int pin);

static int gpio_edge(int pin, int edge);

​

static int gpio_export(int pin)

{

char buffer[64];  

int len;  

int fd;  

fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY);  

if (fd < 0) 

{  

    MSG("Failed to open export for writing!n");  

    return(-1);  

}  

len = snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%d", pin);  

printf("%s,%d,%dn",buffer,sizeof(buffer),len);

if (write(fd, buffer, len) < 0) 

{  

    MSG("Failed to export gpio!");  

    return -1;  

}  

close(fd);  

return 0;

}

static int gpio_unexport(int pin)

{

char buffer[64];  

int len;  

int fd;  

fd = open("/sys/class/gpio/unexport", O_WRONLY);  

if (fd < 0) 

{  

    MSG("Failed to open unexport for writing!n");  

    return -1;  

}  

len = snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%d", pin);  

if (write(fd, buffer, len) < 0) 

{  

    MSG("Failed to unexport gpio!");  

    return -1;  

}  

close(fd);  

return 0;

}

//dir: 0-->IN, 1-->OUT

static int gpio_direction(int pin, int dir)

{

static const char dir_str[] = "inout";  

char path[64];  

int fd;  

snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/direction", pin);  

fd = open(path, O_WRONLY);  

if (fd < 0) 

{  

    MSG("Failed to open gpio direction for writing!n");  

    return -1;  

}  

if (write(fd, &dir_str[dir == 0 ? 0 : 3], dir == 0 ? 2 : 3) < 0) 

{  

    MSG("Failed to set direction!n");  

    return -1;  

}  

close(fd);  

return 0;

}

//value: 0-->LOW, 1-->HIGH

static int gpio_write(int pin, int value)

{

static const char values_str[] = "01";  

char path[64];  

int fd;  

snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/value", pin);  

fd = open(path, O_WRONLY);  

if (fd < 0) 

{  

    MSG("Failed to open gpio value for writing!n");  

    return -1;  

}  

if (write(fd, &values_str[value == 0 ? 0 : 1], 1) < 0) 

{  

    MSG("Failed to write value!n");  

    return -1;  

}  

close(fd);  

return 0;

}

static int gpio_read(int pin)

{

char path[64];  

char value_str[3];  

int fd;  

snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/value", pin);  

fd = open(path, O_RDONLY);  

if (fd < 0) 

{  

    MSG("Failed to open gpio value for reading!n");  

    return -1;  

}  

if (read(fd, value_str, 3) < 0)

{  

    MSG("Failed to read value!n");  

    return -1;  

}  

close(fd);  

return (atoi(value_str));

}

// none表示引脚为输入，不是中断引脚

// rising表示引脚为中断输入，上升沿触发

// falling表示引脚为中断输入，下降沿触发

// both表示引脚为中断输入，边沿触发

// 0-->none, 1-->rising, 2-->falling, 3-->both

static int gpio_edge(int pin, int edge)

{

const char dir_str[] = "nonerisingfallingboth";

int ptr;

char path[64];

int fd;

switch(edge)

{

case 0:

    ptr = 0;

    break;

case 1:

    ptr = 5;

    break;

case 2:

    ptr = 12;

    break;

case 3:

    ptr = 20;

    break;

default:

    ptr = 0;

}

snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/edge", pin);  

fd = open(path, O_WRONLY);  

if (fd < 0) 

{  

    MSG("Failed to open gpio edge for writing!n");  

    return -1;  

}  

if (write(fd, &dir_str[ptr], strlen(&dir_str[ptr])) < 0) 

{  

    MSG("Failed to set edge!n");  

    return -1;  

}  

close(fd);  

return 0;

}

​

int main()

{

int gpio_fd, ret;

struct pollfd fds[1];

char buff[10];

//41为红灯, 1为1号按键

gpio_unexport(41);

gpio_unexport(1);

//41红灯亮起

gpio_export(41);

gpio_direction(41, 1);//output out

gpio_write(41, 1);

//1按钮初始化

gpio_export(1);

gpio_direction(1, 0);//input in

gpio_edge(1,2);

gpio_fd = open("/sys/class/gpio/gpio1/value",O_RDONLY);

if(gpio_fd < 0)

{

    MSG("Failed to open value!n");  

    return -1;  

}

fds[0].fd = gpio_fd;

fds[0].events  = POLLPRI;

while(1)

{

​

ret = poll(fds,1,5000);

    if( ret == -1 )

    MSG("polln");

    if( fds[0].revents & POLLPRI)

    {

        ret = lseek(gpio_fd,0,SEEK_SET);

        if( ret == -1 )

        MSG("lseekn");

​

ret = read(gpio_fd,buff,10);//读取按钮值，但这里没使用

        if( ret == -1 )

        MSG("readn");

​

//切换红灯

        int status = gpio_read(41);

        printf("41 = %dn",status);

        gpio_write(41, 1 - status);

        //gpio_write(44, cnt++%2);

        printf("**********************************n");

    }

    printf("one loopn");

    //usleep(5);

}

return 0;

}​

将上述程序烧录标准系统镜像

步骤1： 下载OpenHarmony 3.0LTS版本，编译和烧录标准镜像

可参考我之前的文章

步骤2： 编写上述程序

新建并保存在applications/standard/app/hello.c

步骤3： hello.c同级目录下创建BUILD.gn

import("//build/ohos.gni")

import("//drivers/adapter/uhdf2/uhdf.gni")

ohos_executable("hello") {

sources = [

"hello.c"

]

subsystem_name = "applications"

part_name = "prebuilt_hap"

}

步骤4： 修改applicationsstandardhapohos.build

module_list里增加 "//applications/standard/app:hello"

步骤5：重新编译和烧录,可参考步骤1

./build.sh --product-name Hi3516DV300 --ccache

步骤6：使用串口连接，执行bin目录下的hello

cd bin

./hello

则可以点击按钮1，来点亮和熄灭led红灯

快速调试方法

编写和修改hello.c时，每次不想重新烧录镜像，目前只找到如下方法快速编译和烧录

步骤1：增加--ccache参数增量编译（倒也没必要单独也makefile了）

./build.sh --product-name Hi3516DV300 --ccache

步骤2：在out目录中，通过find找到hello文件，并拷贝到本地(windows)

步骤3：使用hdc_std单独更新hello程序

hdc_std file send 本地路径hello /data/

注意：默认只有data目录下才能上传文件，如果需要放到类似bin等其他目录，则可以使用

hdc_std smode # 授予后台服务进程root权限

或者

mount -oremount,rw / # 更改文件系统的读写权限

近期还有很多事待验证，一步一个脚印吧

尝试小型系统控制GPIO

尝试使用HDF控制GPIO

尝试扩展NAPI，从应用端控制GPIO

原作者：sd2131512