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[文章]OpenHarmony：全流程讲解如何编写GPIO平台驱动以及应用程序

老渔翁
2023-09-05 11:51:19
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OpenHarmony
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1、案例简介
该程序是基于OpenHarmony标准系统编写的基础外设类：GPIO驱动。
目前已在凌蒙派-RK3568开发板跑通。详细资料请参考官网：https://gitee.com/Lockzhiner-Ele ... latform_device_gpio
详细资料请参考OpenHarmony官网：

  • GPIO平台驱动开发
  • GPIO应用程序开发
2、基础知识
2.1、GPIO简介
GPIO（General-purpose input/output）即通用型输入输出。通常，GPIO控制器通过分组的方式管理所有GPIO管脚，每组GPIO有一个或多个寄存器与之关联，通过读写寄存器完成对GPIO管脚的操作。
2.2、GPIO平台驱动
GPIO（General-purpose input/output）即通用型输入输出。通常，GPIO控制器通过分组的方式管理所有GPIO管脚，每组GPIO有一个或多个寄存器与之关联，通过读写寄存器完成对GPIO管脚的操作。
GPIO模块各分层作用：

  • 接口层提供操作GPIO管脚的标准方法。
  • 核心层主要提供GPIO管脚资源匹配，GPIO管脚控制器的添加、移除以及管理的能力，通过钩子函数与适配层交互，供芯片厂家快速接入HDF框架。
  • 适配层主要是将钩子函数的功能实例化，实现具体的功能。
GPIO统一服务模式结构图：
统一服务模式结构图.png
为了保证上层在调用GPIO接口时能够正确的操作GPIO管脚，核心层在//drivers/hdf_core/framework/support/platform/include/gpio/gpio_core.h中定义了以下钩子函数，驱动适配者需要在适配层实现这些函数的具体功能，并与钩子函数挂接，从而完成适配层与核心层的交互。

GpioMethod定义：
  1. struct GpioMethod {
  2.     int32_t (*request)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local);                 // 【预留】
  3.     int32_t (*release)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local);                 // 【预留】
  4.     int32_t (*write)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t val);
  5.     int32_t (*read)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t *val);
  6.     int32_t (*setDir)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t dir);
  7.     int32_t (*getDir)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t *dir);
  8.     int32_t (*toIrq)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t *irq);    // 【预留】
  9.     int32_t (*setIrq)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t mode, GpioIrqFunc func, void *arg);
  10.     int32_t (*unsetIrq)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local);
  11.     int32_t (*enableIrq)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local);
  12.     int32_t (*disableIrq)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local);
  13. }
复制代码
GpioMethod结构体成员的钩子函数功能说明：
2.2.png

2.3、GPIO应用程序
GPIO驱动API接口功能：
2.3.png

GPIO标准API通过GPIO管脚号来操作指定管脚，使用GPIO的一般流程如下图所示：
GPIO使用流程图.png
3、代码解析
3.1、准备工作
查看《凌蒙派-RK3568开发板_排针说明表_》（即Git仓库的//docs/board/凌蒙派-RK3568开发板_排针说明表_v1.0.xlsx），选中0_B5（即GPIO0_B5）。
3.2、配置文件
3.2.1、device_info.hcs
创建config/device_info.hcs，用于GPIO驱动设备描述，具体内容如下：
  1. <p>root {
  2.     device_info {
  3.         platform :: host {
  4.             device_gpio :: device {
  5.                 device0 :: deviceNode {                         // GPIO控制器信息描述
  6.                     policy = 2;                                 // 对外发布服务，必须为2，用于定义GPIO管理器的服务
  7.                     priority = 50;
  8.                     permission = 0644;
  9.                     moduleName = "HDF_PLATFORM_GPIO_MANAGER";   // 这与drivers/hdf_core/framework/support/platform/src/gpio/gpio_service.c的g_gpioServiceEntry.moduleName对应，它主要负责GPIO引脚的管理
  10.                     serviceName = "HDF_PLATFORM_GPIO_MANAGER";
  11.                 }
  12.                 device1 :: deviceNode {
  13.                     policy = 0;                                 // 等于0，不需要发布服务
  14.                     priority = 55;                              // 驱动驱动优先级
  15.                     permission = 0644;                          // 驱动创建设备节点权限
  16.                     moduleName = "linux_gpio_adapter";          // 用于指定驱动名称，必须是linux_adc_adapter，与drivers/hdf_core/adapter/khdf/linux/platform/gpio/gpio_adapter.c对应
  17.                     deviceMatchAttr = "";                       // 用于配置控制器私有数据，不定义
  18.                 }
  19.             }
  20.         }
  21.     }
  22. }</p><p></p><div class="hljs-center"></div>
复制代码
注意：
device_gpio：为配置树对gpio的设备类结点。
device0：是用于启用HDF_PLATFORM_GPIO_MANAGER驱动的，它负责对GPIO进行对外接口管理。
device1：是用于启用linux_gpio_adapter驱动的，它负责对Linux GPIO的读写（即对Linux Gpio子系统进行操作）。
3.2.3、参与配置树编译
编辑//vendor/lockzhiner/rk3568/hdf_config/khdf/hdf.hcs，将device_info.hcs添加配置树中。具体内容如下所示：
  1. #include "../../samples/b03_platform_device_gpio/config/device_info.hcs"
复制代码
3.3、HDF驱动//drivers/hdf_core/adapter/khdf/linux/platform/gpio/gpio_adapter.c已对Linux Gpio子系统进行规范化操作。因此，我们不需要额外的GPIO寄存器操作。
3.4、应用程序
3.4.1、gpio_test.c
gpio_test.c主要分为两个部分：

  • 对gpio引脚进行读操作。
  • 对gpio引脚进行写操作。

（1）对gpio引脚进行读操作
  1. // GPIO设置为输出
  2. ret = GpioSetDir(m_gpio_id, GPIO_DIR_OUT);
  3. if (ret != 0) {
  4.     PRINT_ERROR("GpioSetDir failed and ret = %d\n", ret);
  5.     return -1;
  6. }
  8. // GPIO输出电平
  9. ret = GpioWrite(m_gpio_id, m_gpio_value);
  10. if (ret != 0) {
  11.     PRINT_ERROR("GpioWrite failed and ret = %d\n", ret);
  12.     return -1;
  13. }
复制代码
（2）对gpio引脚进行写操作
  1. // GPIO设置为输出
  2. ret = GpioSetDir(m_gpio_id, GPIO_DIR_IN);
  3. if (ret != 0) {
  4.     PRINT_ERROR("GpioSetDir failed and ret = %d\n", ret);
  5.     return -1;
  6. }
  8. // 读取GPIO引脚的电平
  9. ret = GpioRead(m_gpio_id, &amp;m_gpio_value);
  10. if (ret != 0) {
  11.     PRINT_ERROR("GpioRead failed and ret = %d\n", ret);
  12.     return -1;
  13. }
  15. printf("GPIO Read Successful and GPIO = %d, value = %d\n", m_gpio_id, m_gpio_value);
复制代码
3.4.2、BUILD.gn
  1. import("//build/ohos.gni")
  2. import("//drivers/hdf_core/adapter/uhdf2/uhdf.gni")
  4. ohos_executable("rk3568_gpio_test") {
  5.   sources = [ "gpio_test.c" ]
  6.   include_dirs = [
  7.     "$hdf_framework_path/include",
  8.     "$hdf_framework_path/include/core",
  9.     "$hdf_framework_path/include/osal",
  10.     "$hdf_framework_path/include/platform",
  11.     "$hdf_framework_path/include/utils",
  12.     "$hdf_uhdf_path/osal/include",
  13.     "$hdf_uhdf_path/ipc/include",
  14.     "//base/hiviewdfx/hilog/interfaces/native/kits/include",
  15.     "//third_party/bounds_checking_function/include",
  16.   ]
  18.   deps = [
  19.     "$hdf_uhdf_path/platform:libhdf_platform",
  20.     "$hdf_uhdf_path/utils:libhdf_utils",
  21.     "//base/hiviewdfx/hilog/interfaces/native/innerkits:libhilog",
  22.   ]
  24.   cflags = [
  25.     "-Wall",
  26.     "-Wextra",
  27.     "-Werror",
  28.     "-Wno-format",
  29.     "-Wno-format-extra-args",
  30.   ]
  32.   part_name = "product_rk3568"
  33.   install_enable = true
  34. }
复制代码
3.4.3、参与应用程序编译
编辑//vendor/lockzhiner/rk3568/samples/BUILD.gn，开启sample编译。具体如下：
  1. "b03_platform_device_gpio/app:rk3568_gpio_test",
复制代码
4、编译说明
建议使用docker编译方法，运行如下：
  1. hb set -root .
  2. hb set
  3. #选择lockzhiner下的rk3568编译分支。
  4. hb build -f
复制代码
5、运行结果
该程序运行结果如下所示：
  1. # rk3568_gpio_test -g 13 -i
  2. gpio id: 13
  3. gpio dir: in
  4. gpio value: 0
  5. GPIO Read Successful and GPIO = 13, value = 1
  6. #
  7. #
  8. # rk3568_gpio_test -g 13 -o
  9. gpio id: 13
  10. gpio dir: out
  11. gpio value: 0
  12. #
复制代码
可将GPIO引脚接入排针中的GND或3V3引脚，查看GPIO输出结果。



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