瑞芯微RK3568芯片是一款定位中高端的通用型SOC，采用22nm制程工藝，搭載一顆四核Cortex-A55處理器和Mali G52 2EE圖形處理器。RK3568支持4K解碼和1080P編碼，支持SATA/PCIE/USB3.0外圍接口。RK3568內(nèi)置獨(dú)立NPU，可用于輕量級(jí)人工智能應(yīng)用。RK3568支持安卓11和linux系統(tǒng)，主要面向物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)、NVR存儲(chǔ)、工控平板、工業(yè)檢測(cè)、工控盒、卡拉OK、云終端、車(chē)載中控等行業(yè)。

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【本文摘自】【北京迅為】iTOP-RK3568OpenHarmony系統(tǒng)南向驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)

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實(shí)戰(zhàn)：第一篇OpenHarmony配置HDF驅(qū)動(dòng)控制LED

第1章GPIO基礎(chǔ)知識(shí)

1.1什么是GPIO

GPIO意為通用輸入/輸出接口，GPIO端口可以配置為輸入或輸出狀態(tài)，用于產(chǎn)生或讀取高低電平信號(hào)。其高低電平的數(shù)量、波形組合及變化方式?jīng)]有任何協(xié)議限制，用戶可以根據(jù)需求自由設(shè)定。GPIO廣泛應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單外設(shè)，如LED、按鍵、開(kāi)關(guān)等，不需要復(fù)雜的協(xié)議支持。

與GPIO不同，專(zhuān)用IO端口通常是為特定通信協(xié)議設(shè)計(jì)的，具有更嚴(yán)格的協(xié)議要求。它們的高低電平數(shù)量、波形組合以及波形的持續(xù)時(shí)間必須嚴(yán)格遵循相應(yīng)協(xié)議的規(guī)范。常見(jiàn)的專(zhuān)用IO協(xié)議包括I2C、SPI、UART和PWM等。這些接口通常用于數(shù)據(jù)傳輸或信號(hào)控制，如在傳感器、顯示模塊、通信設(shè)備等應(yīng)用中，要求精確的時(shí)序和信號(hào)格式。

芯片通常需要提供豐富的功能和外部接口，以滿足各種應(yīng)用需求。然而，由于芯片的管腳（pin）數(shù)量有限，為了最大化資源的利用，許多IO管腳支持多功能設(shè)計(jì)，并通過(guò)軟件配置實(shí)現(xiàn)管腳的分時(shí)復(fù)用。也就是說(shuō)，同一個(gè)管腳可以根據(jù)需求在不同的功能模式之間切換。需要注意的是，并非所有IO管腳都可以用作GPIO。某些管腳被專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于支持特定的專(zhuān)用接口（例如用于連接外部存儲(chǔ)芯片或通信模塊），這些管腳的功能是固定的，無(wú)法配置為GPIO。而另一些管腳則可以自由配置為GPIO，供用戶根據(jù)實(shí)際需求靈活使用。

1.2 GPIO引腳計(jì)算

為了更高效地管理數(shù)量眾多的GPIO，通常會(huì)將GPIO管腳按照一定規(guī)則進(jìn)行分組管理。每個(gè)GPIO管腳都會(huì)被分配一個(gè)組號(hào)和組內(nèi)偏移（offset）值，后者表示該管腳在所在組中的位置。通過(guò)這種分組方式，可以簡(jiǎn)化GPIO的訪問(wèn)和配置。

不同的芯片，其GPIO的分組數(shù)量和每組內(nèi)包含的管腳數(shù)量可能有所不同。這些設(shè)計(jì)差異通常取決于芯片的架構(gòu)和應(yīng)用需求。例如，在RK3568芯片中有5組GPIO bank：GPIO0~GPIO4，每組又以A0~A7, B0~B7, C0~C7, D0~D7作為編號(hào)區(qū)分,常用以下公式計(jì)算引腳：

GPIO pin腳計(jì)算公式：pin = bank * 32 + number //bank為組號(hào)，number為小組編號(hào)

GPIO小組編號(hào)計(jì)算公式：number = group * 8 + X

引腳編號(hào)=控制寄存器的寄存器基數(shù)+控制引腳寄存器位數(shù)。 在rk3568中，GPIO_number的計(jì)算方法為：n*32 + (K-A)*8 + x;括號(hào)里面的A、B、C、D分別代表數(shù)值0、1、2、3， 在計(jì)算時(shí)候分別對(duì)應(yīng)即可。

下面演示LED9用戶LED燈的GPIO0_PB7 pin腳計(jì)算方法：

bank = 0; //GPIO0_B7=> 0, bank∈[0,4]

group = 1; //GPIO0_B7 => 1, group∈{(A=0), (B=1), (C=2), (D=3)}

X = 7; //GPIO4_D7 => 5, X∈[0,7]

number = group * 8 + X = 1 * 8 + 7 =15

pin = bank*32 + number= 0 * 32 + 15 = 15;

1.3 GPIO用戶態(tài)測(cè)試

sysfs控制接口為/sys/class/gpio/export和/sys/class/gpio/unexport。如下圖所示：

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/sys/class/gpio/export用于將GPIO控制從內(nèi)核空間導(dǎo)出到用戶空間。/sys/class/gpio/unexport用于取消GPIO控制從內(nèi)核空間到用戶空間的導(dǎo)出。export和unexport，他們都是只寫(xiě)的。GpiochipX代表GPIO控制器。

export：用于將指定編號(hào)的GPIO引腳導(dǎo)出。在使用GPIO引腳之前，需要將其導(dǎo)出，導(dǎo)出成功之后才能使用它。注意export文件是只寫(xiě)文件，不能讀取，將一個(gè)指定的編號(hào)寫(xiě)入到export文件中即可將對(duì)應(yīng)的GPIO引腳導(dǎo)出，以GPIO0_PB7為例（pin計(jì)算值為15）使用export文件進(jìn)行導(dǎo)出，導(dǎo)出成功如下圖所示：

echo 15 > export

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會(huì)發(fā)現(xiàn)在/sys/class/gpio目錄下生成了一個(gè)名為gpio15的文件夾（gpioX，X表示對(duì)應(yīng)的編 號(hào)），該文件夾就是導(dǎo)出來(lái)的GPIO引腳對(duì)應(yīng)的文件夾，用于管理、控制該GPIO引腳。

unexport：將導(dǎo)出的GPIO引腳刪除。當(dāng)使用完GPIO引腳之后，需要將導(dǎo)出的引腳刪除，同樣該文件也是只寫(xiě)文件、不可讀，使用unexport文件進(jìn)行刪除GPIO0_PB7，刪除成功如下圖所示：

echo 15 > unexport

可以看到之前生成的 gpio15文件夾就會(huì)消失！

需要注意的是，并不是所有 GPIO引腳都可以成功導(dǎo)出，如果對(duì)應(yīng)的GPIO已經(jīng)被導(dǎo)出或者在內(nèi)核中被使用了，那便無(wú)法成功導(dǎo)出，導(dǎo)出失敗如下圖所示：

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出現(xiàn)上圖報(bào)錯(cuò)的原因是該GPIO已經(jīng)被其他GPIO使用，需要在內(nèi)核中找到使用GPIO的驅(qū)動(dòng)，并取消該驅(qū)動(dòng)才可以正常使用GPIO。在使用GPIO15時(shí)，需要取消Linux內(nèi)核源碼中LED燈的配置，如下所示：

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再次使用以下命令導(dǎo)出GPIO0_PB7引腳，導(dǎo)出成功之后進(jìn)入gpio15文件夾如下圖所示：

echo 15 > export

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可以看到gpio15文件夾下分別有active_low、device、direction、edge、power、subsystem、uevent、value八個(gè)文件，需要關(guān)心的文件是active_low、direction、edge以及value這四個(gè)屬性文件，接下來(lái)分別介紹這四個(gè)屬性文件的作用：

direction：配置GPIO引腳為輸入或輸出模式。該文件可讀、可寫(xiě)，讀表示查看GPIO當(dāng)前是輸入還是輸出模式，寫(xiě)表示將GPIO配置為輸入或輸出模式；讀取或?qū)懭氩僮骺扇〉闹禐?out"（輸出模式）和"in"（輸入模式）。

在“/sys/class/gpio/gpio15”目錄下使用cat命令查看direction輸入輸出模式，如下圖所示：

cat direction

默認(rèn)狀態(tài)下的輸入輸出狀態(tài)為“in”,由于direction為可讀可寫(xiě)，可以使用以下命令將模式配置為輸出，配置完成如下圖所示

echo out > direction

cat direction

active_low：用于控制極性得屬性文件，可讀可寫(xiě)，默認(rèn)情況下為0，使用cat命令進(jìn)行文件內(nèi)容的查看，如下圖所示 ：

cat active_low

當(dāng) active_low等于0時(shí)，value值若為1則引腳輸出高電平，value值若為0則引腳輸出低電平。當(dāng)active_low等于1時(shí) ，value值若為0則引腳輸出高電平，value值若為1則引腳輸出低電平。

edge：控制中斷的觸發(fā)模式，該文件可讀可寫(xiě)。在配置GPIO引腳的中斷觸發(fā)模式之前，需將其設(shè)置為輸入模式，四種觸發(fā)模式的設(shè)置如下所示：

非中斷引腳：echo "none" > edge

上升沿觸發(fā)：echo "rising" > edge

下降沿觸發(fā)：echo "falling" > edge

邊沿觸發(fā)： echo "both" > edge

value:設(shè)置高低電平，如果我們要把這個(gè)管腳設(shè)置成高電平，我們只需要給value設(shè)置成1即可，反之，則設(shè)置成0。使用命令

echo 1 > value

反之，把GPIO設(shè)置成低電平，使用命令

echo 0 > value