BananaPro的GPIO库

config

我们知道像raspberry、BananaPro之类的开发板与普通linux电脑的很大的区别就是它可以将GPIO口引出方便大家连接各种模块，因此，对GPIO口的了解就显得尤为重要。对于Lemaker的BananaPro官方的wiki其实已经写得很详细，之所以拿出来单独写一是想在自己的博客上面留个笔记，二是遇到一些很奇葩的问题需要特别引起注意。

GPIO口的操作根据使用的语言和方式的不同也可以使用不同的库，一个是使用C语言的WiringLMK,官方的说明在这里，还有就是使用Python的LMK.GPIO官方的说明在这里，再有就是使用web进行控制的webio-lemaker。本人了解的目前就只有这三种方式。由于在实际使用中只用过wiringPi的库所以接下来只会介绍这个库，后面如果用到其他的库会在本文一并加上。

  1. wiringPi库。这个库起初是用来作为BCM2835芯片的GPIO库，而现在已经支持诸如SPI、I2C、UART、PWM等协议的库了。而他所支持的芯片的产商也是更多，比如BananaPro的全志的芯片。wiring的命名的由来是因为其与arduino上的wiring类似所以以此命名。wiringPi提供库函数以便给C/C++语言提供调用，并且wiringPi还提供一个命令行工具gpio用来设置GPIO管脚，所以你甚至可以在shell脚本里面控制GPIO（你可以使用gpio -h来查看帮助信息），比如你使用openkeeper联网成功之后就拉低一个管脚，然后就点亮一个LED。DevLib是wiringPi 的一部分，它可以使用一些比如12864和1302之类的芯片。
  2. 安装wiringPi。
  • git clone https://github.com/LeMaker/WiringLMK.git
  • cd WiringLMK
  • chmod +x ./build
  • sudo ./build
    测试安装是否成功：gpio -v或者gpio readall看看输出是否正确。
  1. 初始化GPIO口。主要是有4个函数：
  • int wiringPiSetupPhys (void) ;这个是按照BananaPro的物理管脚顺序来初始化GPIO的映射关系
  • int wiringPiSetup (void) ; 该函数初始化 wiringPi，幵假定程序将使用 wiringPi的管脚定义图。具体管脚映射，可以通过 gpio readall 命令来查看。
  • int wiringPiSetupGpio (void) ; 在此种模式下的管脚号是 Broadcom 的 GPIO 管脚号
  • int wiringPiSetupSys (void) ;使用/sys/class/gpio接口，而丌是直接通过操作硬件来实现。该函数可以使用非 root 权限用户，在此种模式下的管脚号是 Broadcom 的 GPIO 管脚号
    在这里查看不同的地方。
  1. 管脚定义。
  • void pinMode (int pin, int mode) ;用于定义管脚的工作模式，主要有INPUT、OUTPUT、PWM_OUTPUT、GPIO_CLOCK四种模式，后面的两种模式只针对特定的管脚有效。
  • void pullUpDnControl (int pin, int pud) ;当管脚设置为输入，可以设置为上拉(PUD_UP 拉高到VCC 3.3V)或下拉(PUD_DOWN)或者是浮空(PUD_OFF)的模式。
    • 上拉：就是通过一个电阻将信号接电源，一般用于时钟信号数据信号等。防止信号被负载或者干扰拉下到某个电压下
    • 下拉：就是通过一个电阻将信号接地，一般用于保护信号。
  1. 管脚操作。
  • void digitalWrite (int pin, int value) ;数字写，值可以使HIGH或是LOW。
  • int digitalRead (int pin) 数字读，返回0或1
  • analogRead (int pin) ; 管脚能够配置附加的模拟模块（比如 Gertboard， quick2Wire 模拟板等），这个函数可读取并返回模拟信号输入值。
  • analogWrite (int pin, int value) ;管脚能够配置附加的模拟模块，这个函数可写入模拟信号输入值。
  • int wiringPiISR (int pin, int edge, void (*function)(void)) ;用于绑定中断处理函数，触发可以设置为上升沿(INT_EDGE_RISING)、下降沿(INT_EDGE_FALLING)、边沿触发(INT_EDGE_BOTH)。
  • void pwmWrite (int pin, int value) ;用于设置PWM寄存器的值，这里是硬件PWM而不是软件PWM，因此只适用于PWM输出的管脚
  • int softPwmCreate (int pin, int initialValue, int pwmRange) ;用于设置软件模拟的PWM的范围。pwmRange：0 表示关闭 100 表示全开，建议设置为100
  • void softPwmWrite (int pin, int value) ;已初始化的软PWM可以用这个函数更新管脚的值。
  1. I2C模块。这个模块可以使用硬件的I2C协议进行读取数据，函数声明包含在头文件#include <wiringPiI2C.h>中。
  • gpio load i2c (1000) 加载I2C驱动到内核中，其中1000的值是可选的，是用来指定速率的，单位是kbps。Banana Pro会默认加载I2C驱动程序。
  • 检查I2C设备：i2cdetect -y 2 这会根据标号打开/dev 目录下对应的设备（例子使用的是2）返回值是标准的文件句柄。
  • 通过文件句柄可以进行简单的读写操作，不需要任何寄存器转换。而其它的一些操作需要使用int wiringPiI2CSetup (int devID) ;设置寄存器，其中devID就是上面返回的文件句柄。
  • int wiringPiI2CRead (int fd) ; 通过文件句柄读取数据不需要发送任何寄存器的地址。
  • int wiringPiI2CReadReg8 (int fd, int reg) ; 可以从指定的设备寄存器读一个 8 位数值数据
  • int wiringPiI2CReadReg16 (int fd, int reg) ;可以从指定的设备寄存器读一个 16 位数值数据
  • int wiringPiI2CWrite (int fd, int data) ; 简单的设备写操作
  • int wiringPiI2CWriteReg8 (int fd, int reg, int data) ; 可以写一个 8 位数值到指定的设备寄存器
  • int wiringPiI2CWriteReg16 (int fd, int reg, int data) ;可以写一个 16 位数值到指定的设备寄存器
  1. SPI模块。gpio load spi 100 用于加载spi驱动到内核中，后面是指数据缓冲区的大小单位是kb。BananaPro是默认不加载SPI设备的，如果要使用则必须手动添加或者加载spi-sun7i和spidev驱动模块到/etc/modules中。
  • int wiringPiSPISetup (int channel, int speed) ;用于初始化SPI的GPIO口和选择通道（BananaPro有两个通道0和1，这可以在/dev/中看到）以及设置速率。
  • int wiringPiSPIDataRW (int channel, unsigned char *data, int len) ; 通过SPI总线进行全双工读写数据块。
  • int wiringPiSPIGetFd (int channel) ; 返回指定通道SPI设备的文件句柄
  1. 串口库。wiringPi 包含了一个简单的串口处理库。使用它可以操作板上的串口或者 USB 串口设
    备，返两者幵无特殊的差别。叧需要在初始化函数中指定设备名称即可。
  • int serialOpen (const char *device, const int baud) ;打开串口设备，同时设置通讯的波特率。默认将端口设置为“raw”模式（字符未经过转换），开启读超时为 10 秒。返回值是一个文件描述符，如果失败的话，返回值为-1，返种情况下，将会依据不同的失败原因来设置 errno 变量。
  • void serialClose (const int fd) ;使用指定的文件描述符关闭设备
  • void serialFlush (const int fd) ;清空指定文件描述符的数据缓冲区
  • void serialPutchar (const int fd, const unsigned char c) ;将单个字节写入指定设备的文件描述符。
  • void serialPuts (const int fd, const char *s) ; 该函数将一个以 \0 结尾的字符串写入指定设备的文件描述符。
  • void serialPrintf (const int fd, const char *message, ...);不系统的 printf 函数类似，区别在亍将内容写入到了串口设备。
  • int serialDataAvail (const int fd) ; 返回等待读取的字符数，如果发生错误，则返回-1，此种情冴下， errno 将会被设置为错误发生原因。
  • int serialGetchar (const int fd) ; 返回串口设备的下一个待读取字符。如果没有数据，该函数将会等待 10 秒， 10 秒后若仍无数据则会返回-1.
  1. 一些其他的函数。
  • void delay (unsigned int howLong) ;延时毫秒
  • void delayMicroseconds (unsigned int howLong) ;延时微妙
  • unsigned int millis (void) ;返回从调用 wiringPiSetup后函数后的毫秒数。返回值是一个无符号 32 位整数。在 49 天后，将会溢出。
  • unsigned int micros (void) ;该函数返回从调用 wiringPiSetup 函数后的微秒数。返回值是一个无符号 32 位整数，在接近 71 分钟后，将会溢出。
  1. 编译。
  • 使用WiringLMK编译一个程序例子, 你必须添加库文件链接路径-I/usr/local/include -L/usr/local/lib -lwiringPi
  • 根据不同的运行环境，你也许需要查看这些重要的参数： -lwiringPi、-lwiringPiDev或-lpthread。
  • 在使用WiringLMK GPIO库前面，必须在程序中添加头文件#include <wiringPi.h>。根据具体使用的模块（比如SPI，I2C，串口等），你可能也必须添加其它的#include头文件（比如#include <wiringPiI2C.h> #include <wiringSerial.h>）。
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