mirror of
https://github.com/EmbedDevIOT/obsidian-vault-.git
synced 2026-11-06 01:13:26 +03:00
159 lines
6.1 KiB
Markdown
159 lines
6.1 KiB
Markdown
#linux #GPIO #i2c #spi #hardware #userspase #libgpiod
|
|
|
|
Контроль и управление периферией в Linux
|
|
Все устройства в Linux живут тут: `/dev`
|
|
|
|
## GPIO
|
|
Полезная информация:
|
|
https://devdotnet.org/post/rabota-s-gpio-v-linux-chast-6-biblioteka-libgpiod/
|
|
|
|
Способы управления:
|
|
1. Userspace driver -прямое управление
|
|
2. Libgpiod - управление через библиотеку (API для Python и C/C++)
|
|
3. Python library
|
|
#### User Space
|
|
Прямой доступ к регистрам, минуя медленные системные вызовы.
|
|
Посредством открытия `/dev/mem` и мапирование базового адреса GPIO.
|
|
==Подводные камни:==
|
|
1. Обход GPIO Subsystem
|
|
2. Нет контроля конкуренции (может управлять несколько процессов)
|
|
3. Можно сломать драйвер
|
|
4. Нет безопасности
|
|
|
|
Пример работы с GPIO
|
|
```cpp title:userspace_gpio_control.cpp
|
|
|
|
#include <iostream> // вывод сообщений
|
|
#include <fcntl.h> // открытие файлов
|
|
#include <sys/mman.h> // mmap и munmap
|
|
#include <unistd.h> // usleep и close
|
|
#include <cstring> // perror
|
|
#include <cstdint> // для uint32_t
|
|
|
|
/*
|
|
1. Userspace драйвер GPIO.
|
|
Управление GPIO Raspberry Pi через mmap обеспечивает прямой доступ к регистрам периферии,
|
|
минуя медленные системные вызовы. Это реализуется через открытие /dev/mem,
|
|
мапирование базового адреса GPIO
|
|
*/
|
|
|
|
#define GPIO_BASE 0x3F200000 // физический адрес начала блока регистров GPIO на SoC BCM2835
|
|
#define BLOCK_SIZE 4096 // Размер отображ. памяти Регистры GPIO занимают 41 байт, но мы отображаем целую страницу для простоты.
|
|
#define TIME_SLEEP 500000 // Время задержки в микросекундах
|
|
|
|
int main() {
|
|
// открытие спец.файла физической памяти. Флаги - чтение и запись + отключение кэширования
|
|
int mem_fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC);
|
|
// Если не удалось открыть - вывод ошибки
|
|
if (mem_fd < 0) {
|
|
perror("open");
|
|
return 1;
|
|
}
|
|
|
|
/*
|
|
Отображение памяти регистров в виртуальное адресное пространство
|
|
mmap создаёт отображение физической памяти, начиная с адреса GPIO_BASE, размером BLOCK_SIZE, в виртуальную память процесса.
|
|
NULL – ядро само выбирает адрес для отображения.
|
|
BLOCK_SIZE – количество байт.
|
|
PROT_READ | PROT_WRITE – разрешено чтение и запись.
|
|
MAP_SHARED – изменения видны другим процессам и синхронизируются с файлом (важно для доступа к реальной памяти).
|
|
mem_fd – файловый дескриптор /dev/mem.
|
|
GPIO_BASE – смещение в файле (физический адрес).
|
|
*/
|
|
void* gpio_map = mmap(
|
|
NULL,
|
|
BLOCK_SIZE,
|
|
PROT_READ | PROT_WRITE,
|
|
MAP_SHARED,
|
|
mem_fd,
|
|
GPIO_BASE
|
|
);
|
|
|
|
if (gpio_map == MAP_FAILED) {
|
|
perror("mmap");
|
|
return 1;
|
|
}
|
|
|
|
// Указатель приводится к типу volatile uint32_t*, чтобы:
|
|
// Обращаться к памяти 32-битными словами.
|
|
// volatile запрещает компилятору оптимизировать обращения, т.к. значения регистров могут меняться аппаратно.
|
|
volatile uint32_t* gpio = (volatile uint32_t*)gpio_map;
|
|
|
|
// GPIO17 = бит 21 в GPFSEL1
|
|
gpio[1] &= ~(7 << 21); // очистить
|
|
gpio[1] |= (1 << 21); // output
|
|
|
|
while (true) {
|
|
gpio[7] = (1 << 17); // set
|
|
usleep(TIME_SLEEP);
|
|
gpio[10] = (1 << 17); // clear
|
|
usleep(TIME_SLEEP);
|
|
}
|
|
// освобождение ресурсов, при выходе
|
|
munmap(gpio_map, BLOCK_SIZE);
|
|
close(mem_fd);
|
|
}
|
|
```
|
|
|
|
---
|
|
|
|
#### libgpiod - library control
|
|
Library General Purpose Input/Output device - Библиотека и набор утилит в Linux для управления пинами GPIO (ввод/вывод общего назначения) через символьные устройства (`/dev/gpiochip*`) или контроллеры GPIO
|
|
Состав библиотеки:
|
|
- **gpiodetect**
|
|
- **gpioinfo**
|
|
- **gpioset**
|
|
- **gpioget**
|
|
Установка:
|
|
``` bash
|
|
sudo apt-get update
|
|
sudo apt-get install -y libgpiod-dev libgpiod-doc gpiod
|
|
```
|
|
Проверка корректности установки:
|
|
``` bash
|
|
pkg-config --cflags --libs libgpiod
|
|
```
|
|
Компиляция:
|
|
``` bash
|
|
g++ -o gpio_control gpio_control.cpp -lgpiod
|
|
```
|
|
|
|
Пример работы с GPIO
|
|
``` cpp title:libgpiod_control.cpp
|
|
|
|
```
|
|
|
|
## I2C. Integrates
|
|
`/sys/bus/i2c/devices/`
|
|
По умолчанию шина отключена.
|
|
Включить можно следующими способами:
|
|
``` bash
|
|
sudo raspi-config
|
|
```
|
|
Или от корректировкой `/boot/firmware/config.txt`
|
|
1. Необходимо раскомментировать параметр `dtparam=i2c_arm=on`
|
|
|
|
Затем в устройство должно появиться в `/dev` как `i2c-1`
|
|
Набор утилит для работы с шиной i2c: `i2c-tools`
|
|
Состав библиотеки:
|
|
-
|
|
|
|
|
|
## SPI
|
|
E
|
|
|
|
Команды для работы:
|
|
```bash
|
|
|
|
```
|
|
|
|
|
|
## Commands
|
|
Система:
|
|
`vcgencmd get_config int` - параметры, которые передает GPU
|
|
`cat /etc/os-release` - просмотр версии системы
|
|
|
|
|
|
|
|
|