基于OpenHarmony编写GPIO平台驱动和应用程序

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

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：

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：

  struct GpioMethod {
    int32_t (*request)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local);         // 【预留】
    int32_t (*release)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local);         // 【预留】
    int32_t (*write)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t val);
    int32_t (*read)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t *val);
    int32_t (*setDir)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t dir);
    int32_t (*getDir)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t *dir);
    int32_t (*toIrq)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t *irq);  // 【预留】
    int32_t (*setirq)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local, uint16_t mode, GpioIrqFunc func, void *arg);
    int32_t (*unsetIrq)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local);
    int32_t (*enableIrq)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local);
    int32_t (*disableIrq)(struct GpioCntlr *cntlr, uint16_t local);
  }

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GpioMethod结构体成员的钩子函数功能说明：

2.3、GPIO应用程序

GPIO驱动API接口功能：

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：

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：

root {
  device_info {
    platform :: host {
      device_gpio :: device {
        device0 :: deviceNode {             // GPIO控制器信息描述
          policy = 2;                 // 对外发布服务，必须为2，用于定义GPIO管理器的服务
          priority = 50;
          permission = 0644;
          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
          serviceName = "HDF_PLATFORM_GPIO_MANAGER";
        }
        device1 :: deviceNode {
          policy = 0;                 // 等于0，不需要发布服务
          priority = 55;               // 驱动驱动优先级
          permission = 0644;             // 驱动创建设备节点权限
          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
          deviceMatchAttr = "";            // 用于配置控制器私有数据，不定义
        }
      }
    }
  }
}

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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：

#include "../../samples/b03_platform_device_gpio/config/device_info.hcs"

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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

  // GPIO设置为输出
  ret = GpioSetDir(m_gpio_id, GPIO_DIR_OUT);
  if (ret != 0) {
    PRINT_ERROR("GpioSetDir failed and ret = %d
", ret);
    return -1;
  }
  // GPIO输出电平
  ret = GpioWrite(m_gpio_id, m_gpio_value);
  if (ret != 0) {
    PRINT_ERROR("GpioWrite failed and ret = %d
", ret);
    return -1;
  }

（左右移动查看全部内容）

（2）对gpio引脚进行写操作

  // GPIO设置为输出
  ret = GpioSetDir(m_gpio_id, GPIO_DIR_IN);
  if (ret != 0) {
    PRINT_ERROR("GpioSetDir failed and ret = %d
", ret);
    return -1;
  }
  // 读取GPIO引脚的电平
  ret = GpioRead(m_gpio_id, &m_gpio_value);
  if (ret != 0) {
    PRINT_ERROR("GpioRead failed and ret = %d
", ret);
    return -1;
  }
  printf("GPIO Read Successful and GPIO = %d, value = %d
", m_gpio_id, m_gpio_value);

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3.4.2、BUILD.gn

  import("//build/ohos.gni")
  import("//drivers/hdf_core/adapter/uhdf2/uhdf.gni")
  ohos_executable("rk3568_gpio_test") {
   sources = [ "gpio_test.c" ]
   include_dirs = [
    "$hdf_framework_path/include",
    "$hdf_framework_path/include/core",
    "$hdf_framework_path/include/osal",
    "$hdf_framework_path/include/platform",
    "$hdf_framework_path/include/utils",
    "$hdf_uhdf_path/osal/include",
    "$hdf_uhdf_path/ipc/include",
    "//base/hiviewdfx/hilog/interfaces/native/kits/include",
    "//third_party/bounds_checking_function/include",
   ]
   deps = [
    "$hdf_uhdf_path/platform:libhdf_platform",
    "$hdf_uhdf_path/utils:libhdf_utils",
    "//base/hiviewdfx/hilog/interfaces/native/innerkits:libhilog",
   ]
   cflags = [
    "-Wall",
    "-Wextra",
    "-Werror",
    "-Wno-format",
    "-Wno-format-extra-args",
   ]
   part_name = "product_rk3568"
   install_enable = true
  }

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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：

"b03_platform_device_gpio/app:rk3568_gpio_test",

（左右移动查看全部内容）

4、编译说明

建议使用docker编译方法，运行如下：

  hb set -root .
  hb set
  #选择lockzhiner下的rk3568编译分支。
  hb build -f

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5、运行结果

该程序运行结果如下所示：

  # rk3568_gpio_test -g 13 -i
  gpio id: 13
  gpio dir: in
  gpio value: 0
  GPIO Read Successful and GPIO = 13, value = 1
  #
  #
  # rk3568_gpio_test -g 13 -o
  gpio id: 13
  gpio dir: out
  gpio value: 0
  #

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可将GPIO引脚接入排针中的GND或3V3引脚，查看GPIO输出结果。

审核编辑：汤梓红