3.1.2 GPIO应用

设置方式一：使用 RDK Studio 设置 GPIO

提示

• RDK Studio 下载链接：点此下载
• RDK Studio 使用指南：点此查看

本地安装 VS Code APP

1. 使用 RDK Studio 添加设备，参见添加 RDK 设备。

2. 使用 VS Code 打开 RDK 设备中的示例工程。

   提示

   需本地安装 VS Code 软件，点击 RDK Studio 上设备卡片中的 VS Code APP 自动打开本地 VS Code， 使用 SSH Remote 插件打开 RDK 设备中的示例工程（SSH Remote 插件会自动安装，无需手动安装）。

   

3. 点击 VS Code APP 图标打开 VS Code，输入添加设备时所选账号的密码，按 “Enter” 键确认。

   提示

   • 用户名：root——密码：root
   • 用户名：sunrise——密码：sunrise

   

4. 进入 VS Code APP 程序界面，点击上方导航栏的 Terminal 新建终端。

   

5. 执行 GPIO 设置命令。

板端 VS Code Web

1. 点击应用空间图标，查看更多应用。

   

2. 点击安装 VS Code Web 到开发板上，用于运行开发板预置的功能测试代码，无需本地安装 VS Code。

   

3. 点击 VS Code Web 图标，打开 VS Code Web。

   

4. 点击 Open Folder 后填写代码程序所在路径 /app/，点击 OK 键确认。

   

5. 进入 VS Code APP 程序界面，点击左侧导航栏的列表图标，选择 Terminal ——> New Terminal,新建终端。

   

6. 执行 GPIO 设置命令。

设置方式二：登录开发板设置 GPIO

导入 GPIO Python 库

开发板预置了 GPIO Python 库 Hobot.GPIO，用户可以通过如下命令导入GPIO库。

sunrise@ubuntu:~$ sudo python3
Python 3.8.10 (default, Mar 15 2022, 12:22:08)
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> import Hobot.GPIO as GPIO
>>> GPIO.VERSION
'0.0.2'
>>> GPIO.model
'RDK_X5'

设置引脚编码方式

开发板的引脚编码有 4 种模式：

• BOARD：物理引脚序号，与开发板的丝印序号一一对应。
• BCM：根据博通SoC制定的GPIO命名规则。
• CVM： 使用字符串代替数字，对应于CVM / CVB连接器的信号名称。
• SOC： 对应的编号是芯片内部的 GPIO 管脚序号。

本文推荐用户使用BOARD编码模式，设置编码的方式如下：
注意：编码每次只能设置一次，如果想要重新设置，需要GPIO.cleanup()后重新设置

GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
# or
GPIO.setmode(GPIO.BCM)
# or
GPIO.setmode(GPIO.CVM)
# or
GPIO.setmode(GPIO.SOC)

查询编码方式：

GPIO.getmode()

程序会输出 BOARD, BCM, CVM, SOC or None 其中的一种结果。

警告信息

以下几种情况下运行代码，会有警告日志输出，但并不会影响正常功能：

• 用户尝试使用的GPIO，已在其他应用程序中使用；
• 在设置模式和通道之前，尝试调用 GPIO.cleanup 清理管脚；

如要屏蔽警告信息，可通过如下命令实现：

GPIO.setwarnings(False)

管脚配置

GPIO管脚在使用之前，需要进行相应的配置，具体如下：

设置为输入的方式如下：

GPIO.setup(channel, GPIO.IN)

设置为输出的方式如下：

GPIO.setup(channel, GPIO.OUT)

也可以为输出通道指定一个初始值，例如：

GPIO.setup(channel, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)

另外，工具支持同时设置多个输出通道，例如：

# set gpio(18,12,13) to output
channels = [18, 12, 13]
GPIO.setup(channels, GPIO.OUT)

输入操作

要读取通道的值，请使用：

GPIO.input(channel)

命令返回值为 0 或者 1。 0 代表 GPIO.LOW， 1 代表 GPIO.HIGH。

输出操作

要设置通道的输出值，请使用：

GPIO.output(channel, state)

其中 state 可以是 GPIO.LOW 或 GPIO.HIGH。

清理管脚占用

在程序推出前，推荐进行通道清理动作，请使用：

GPIO.cleanup()

如果只想清理特定通道，请使用：

# 清除单个通道
GPIO.cleanup(channel)
# 清除一组通道
GPIO.cleanup((channel1, channel2))
GPIO.cleanup([channel1, channel2])

查看管脚状态

此功能允许您检查对应 GPIO 通道的功能：

GPIO.gpio_function(channel)

该函数返回 IN 或 OUT。

边沿检测与中断

边沿是电信号从低到高（上升沿）或从高到低（下降沿）的变化，这种改变可以看作是一种事件的发生，这种事件可以用来触发CPU中断信号。

信息

在RDK Ultra平台上，40pin上只有特定几个管脚才能作为中断管脚使用，它们在BOARD编码模式下的编号为：13、16、18、22、27、28、32、33、37

管脚定义请参考 管脚配置与定义

GPIO库提供了三种方法来检测输入事件：

wait_for_edge() 函数

此函数阻塞调用线程，直到检测到对应的边缘变化。函数调用如下：

GPIO.wait_for_edge(channel, GPIO.RISING)

其中，第二个参数指定要检测的边沿，取值范围为GPIO.RISING、GPIO.FALLING 或 GPIO.BOTH。如果要指定等待时间，可以选择设置超时：

# 超时以毫秒为单位
GPIO.wait_for_edge(channel, GPIO.RISING, timeout=500)

在超时时间内外部信号发生变化，函数返回检测的通道号；如果发生超时，函数返回None。

event_detected() 函数

此函数可用于定期检查自上次调用以来是否发生了事件。该函数可以按如下方式设置和调用：

# 在通道GPIO上设置上升沿检测
GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING)
if GPIO.event_detected(channel):
    print("Rising edge event detected")

您可以检测 GPIO.RISING、GPIO.FALLING 或 GPIO.BOTH 的事件。

检测到边沿事件时运行回调函数

此功能可用于注册回调函数，回调函数运行在独立的处理线程中，使用说明如下：

# define callback function
def callback_fn(channel):
    print("Callback called from channel %s" % channel)

# enable rising detection
GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING, callback=callback_fn)

如有需要，也可以添加多个回调，方法如下：

def callback_one(channel):
    print("First Callback")

def callback_two(channel):
    print("Second Callback")

GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING)
GPIO.add_event_callback(channel, callback_one)
GPIO.add_event_callback(channel, callback_two)

由于所有回调函数运行在同一线程上，因此不同的回调是按顺序运行的，而不是同时运行。

为了通过将多个事件合并为一个事件来防止多次调用回调函数，可以选择设置去抖动时间：

# bouncetime unit is ms
GPIO.add_event_detect(channel, GPIO.RISING, callback=callback_fn, bouncetime=200)

关闭中断

如果不再需要边沿检测，可以将其删除，如下所示：

GPIO.remove_event_detect(channel)

测试例程

在 /app/40pin_samples/目录下提供主要的测试例程：

测试例程名	说明
simple_out.py	单个管脚输出测试
simple_input.py	单个管脚输入测试
button_led.py	一个管脚作为按键输入，一个管脚作为输出控制LED
test_all_pins_input.py	所有管脚的输入测试代码
test_all_pins.py	所有管脚的输出测试代码
button_event.py	捕获管脚的上升沿、下降沿事件
button_interrupt.py	中断方式处理管脚的上升沿、下降沿事件

• GPIO 设置为输出模式，1秒钟切换输出电平，可以用于控制LED灯的循环亮灭， 测试代码 simple_out.py：

#!/usr/bin/env python3
import sys
import signal
import Hobot.GPIO as GPIO
import time

def signal_handler(signal, frame):
    sys.exit(0)

# 定义使用的GPIO通道为37
output_pin = 37 # BOARD 编码 37

def main():
    # 设置管脚编码模式为硬件编号 BOARD
    GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
    # 设置为输出模式，并且初始化为高电平
    GPIO.setup(output_pin, GPIO.OUT, initial=GPIO.HIGH)
    # 记录当前管脚状态
    curr_value = GPIO.HIGH
    print("Starting demo now! Press CTRL+C to exit")
    try:
        # 间隔1秒时间，循环控制LED灯亮灭
        while True:
            time.sleep(1)
            GPIO.output(output_pin, curr_value)
            curr_value ^= GPIO.HIGH
    finally:
        GPIO.cleanup()

if __name__=='__main__':
    signal.signal(signal.SIGINT, signal_handler)
    main()

• GPIO 设置为输入模式，通过忙轮询方式读取管脚电平值，测试代码 simple_input.py：

#!/usr/bin/env python3
import sys
import signal
import Hobot.GPIO as GPIO
import time

def signal_handler(signal, frame):
    sys.exit(0)

# 定义使用的GPIO通道为37
input_pin = 37 # BOARD 编码 37

GPIO.setwarnings(False)

def main():
    prev_value = None

    # 设置管脚编码模式为硬件编号 BOARD
    GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
    # 设置为输入模式
    GPIO.setup(input_pin, GPIO.IN)

    print("Starting demo now! Press CTRL+C to exit")
    try:
        while True:
            # 读取管脚电平
            value = GPIO.input(input_pin)
            if value != prev_value:
                if value == GPIO.HIGH:
                    value_str = "HIGH"
                else:
                    value_str = "LOW"
                print("Value read from pin {} : {}".format(input_pin, value_str))
                prev_value = value
            time.sleep(1)
    finally:
        GPIO.cleanup()

if __name__=='__main__':
    signal.signal(signal.SIGINT, signal_handler)
    main()

• GPIO 设置为输入模式，捕获管脚的上升沿、下降沿事件，测试代码 button_event.py, 实现检测37号管脚的下降沿，然后控制31号管脚的输出：

#!/usr/bin/env python3
import sys
import signal
import Hobot.GPIO as GPIO
import time

def signal_handler(signal, frame):
    sys.exit(0)

# 定义使用的GPIO通道：
# 31号作为输出，可以点亮一个LED
# 37号作为输入，可以接一个按钮
led_pin = 31 # BOARD 编码 31
but_pin = 37 # BOARD 编码 37

# 禁用警告信息
GPIO.setwarnings(False)

def main():
    # 设置管脚编码模式为硬件编号 BOARD
    GPIO.setmode(GPIO.BOARD)
    GPIO.setup(led_pin, GPIO.OUT)  # LED pin set as output
    GPIO.setup(but_pin, GPIO.IN)  # button pin set as input

    # Initial state for LEDs:
    GPIO.output(led_pin, GPIO.LOW)

    print("Starting demo now! Press CTRL+C to exit")
    try:
        while True:
            print("Waiting for button event")
            GPIO.wait_for_edge(but_pin, GPIO.FALLING)

            # event received when button pressed
            print("Button Pressed!")
            GPIO.output(led_pin, GPIO.HIGH)
            time.sleep(1)
            GPIO.output(led_pin, GPIO.LOW)
    finally:
        GPIO.cleanup()  # cleanup all GPIOs

if __name__ == '__main__':
    signal.signal(signal.SIGINT, signal_handler)
    main()

• GPIO 设置为输入模式，启动gpio中断功能，响应管脚的上升沿、下降沿事件，测试代码 button_interrupt.py, 实现检测 37 号管脚的下降沿，然后控制16号管脚快速切换高低电平 5 次：

#!/usr/bin/env python3
import sys
import signal
import Hobot.GPIO as GPIO
import time

def signal_handler(signal, frame):
    sys.exit(0)

# 定义使用的GPIO通道：
# 15号作为输出，可以点亮一个LED
# 16号作为输出，可以点亮一个LED
# 37号作为输入，可以接一个按钮
led_pin_1 = 15 # BOARD 编码 15
led_pin_2 = 16 # BOARD 编码 16
but_pin = 37   # BOARD 编码 37


# 禁用警告信息
GPIO.setwarnings(False)

# 按下按钮时 LED 2 快速闪烁 5 次
def blink(channel):
    print("Blink LED 2")
    for i in range(5):
        GPIO.output(led_pin_2, GPIO.HIGH)
        time.sleep(0.5)
        GPIO.output(led_pin_2, GPIO.LOW)
        time.sleep(0.5)

def main():
    # Pin Setup:
    GPIO.setmode(GPIO.BOARD)  # BOARD pin-numbering scheme
    GPIO.setup([led_pin_1, led_pin_2], GPIO.OUT)  # LED pins set as output
    GPIO.setup(but_pin, GPIO.IN)  # button pin set as input

    # Initial state for LEDs:
    GPIO.output(led_pin_1, GPIO.LOW)
    GPIO.output(led_pin_2, GPIO.LOW)

    # 把blink函数注册为按钮下降沿事件的中断处理函数
    GPIO.add_event_detect(but_pin, GPIO.FALLING, callback=blink, bouncetime=10)
    # 开始测试， Led1 缓慢闪烁
    print("Starting demo now! Press CTRL+C to exit")
    try:
        while True:
            # blink LED 1 slowly
            GPIO.output(led_pin_1, GPIO.HIGH)
            time.sleep(2)
            GPIO.output(led_pin_1, GPIO.LOW)
            time.sleep(2)
    finally:
        GPIO.cleanup()  # cleanup all GPIOs

if __name__ == '__main__':
    signal.signal(signal.SIGINT, signal_handler)
    main()

hb_gpioinfo工具介绍

hb_gpioinfo 是适配X5的一个gpio帮助工具，可以查看当前开发板的的PinName和PinNum的对应关系

hb_gpioinfo组成

hb_gpioinfo工具由驱动和应用两部分组成,驱动负责解析pinmux-gpio.dtsi并将pinnode和pinname信息导出到debugfs系统中，hb_gpioinfo应用进行解析打印到终端上

驱动代码路径：kernel/drivers/gpio/hobot_gpio_debug.c

hb_gpioinfo使用实例

• PinName:指的是Soc上的管脚名字，原理图上X5 Soc管脚命名一致
• PinNode：指的是设备树中的PinNode信息
• PinNum：指的是X5实际的对应的管脚gpio编号

root@ubuntu:~# hb_gpioinfo
gpiochip0 - 8 lines: @platform/31000000.gpio: @GPIOs 498-505
        [Number]                [Mode]  [Status]  [GpioName]       [PinName]              [PinNode]           [PinNum]
        line  0:        unnamed input                             AON_GPIO0_PIN0        aon_gpio_0              498
        line  1:        unnamed input                             AON_GPIO0_PIN1        aon_gpio_1              499
        line  2:        unnamed input  active-low  GPIO Key Power AON_GPIO0_PIN2        aon_gpio_2              500
        line  3:        unnamed input              interrupt      AON_GPIO0_PIN3        aon_gpio_3              501
        line  4:        unnamed input                             AON_GPIO0_PIN4        aon_gpio_4              502
        line  5:        unnamed input              id             AON_ENV_VDD           aon_gpio_5              503
        line  6:        unnamed input              id             AON_ENV_CNN0          aon_gpio_6              504
        line  7:        unnamed input                             AON_ENV_CNN1          aon_gpio_7              505
gpiochip1 - 31 lines: @platform/35060000.gpio: @GPIOs 466-496
        [Number]                [Mode]  [Status]  [GpioName]       [PinName]              [PinNode]           [PinNum]
        line  0:        unnamed input                             HSIO_ENET_MDC         hsio_gpio0_0            466
        line  1:        unnamed input                             HSIO_ENET_MDIO        hsio_gpio0_1            467
        line  2:        unnamed input                             HSIO_ENET_TXD_0       hsio_gpio0_2            468
        line  3:        unnamed input                             HSIO_ENET_TXD_1       hsio_gpio0_3            469
        line  4:        unnamed input                             HSIO_ENET_TXD_2       hsio_gpio0_4            470
        line  5:        unnamed input                             HSIO_ENET_TXD_3       hsio_gpio0_5            471
        line  6:        unnamed input                             HSIO_ENET_TXEN        hsio_gpio0_6            472
        line  7:        unnamed input                             HSIO_ENET_TX_CLK      hsio_gpio0_7            473
        line  8:        unnamed input                             HSIO_ENET_RX_CLK      hsio_gpio0_8            474
        ....