摘要：本文介紹GPIO的讀寫，介紹基本原理，以及不同讀寫方式的性能。
本文分享自華為雲社群《Linux 基于sysfs的GPIO讀寫操作》，作者：一顆小樹x 。
前言
最近接觸到Linux系統中的GPIO開發，這裡做個小總結，也分享一下；本文會介紹GPIO的讀寫，介紹基本原理，以及不同讀寫方式的性能。
一、GPIO sysfs interface 基本原理
在Linux中，最常見的讀寫GPIO方式就是用GPIO sysfs interface，是通過操作/sys/class/gpio目錄下的export、unexport、gpio{N}/direction, gpio{N}/value（用實際引腳号替代{N}）等檔案實作的，經常出現shell腳本裡面。
首先聲明GPIO口，比如GPIO258：（這個指令需要root權限）
echo 258 > /sys/class/gpio/export 然後在/sys/class/gpio，會生成一個新目錄，其名字叫gpio258
比如：GPIO258，N對應是258；進入其目錄：cd /sys/class/gpio/gpio258
依次能看到：active_low 、device、 direction 、edge 、power 、subsystem 、uevent 、value
其中比較常用的是value檔案，它存放GPIO的值；範圍是：0或1。我們可以直接對它讀寫，達到讀寫GPIO的效果。
二、定義GPIO為輸入
比如定義GPIO258為輸入，指令如下：（這個指令需要root權限）
echo in > /sys/class/gpio/gpio258/direction 三、定義GPIO為輸出
比如定義GPIO258為輸出，指令如下：（這個指令需要root權限）
echo out > /sys/class/gpio/gpio258/direction 四、讀GPIO的值
我們可以直接對/sys/class/gpio/gpio258 目錄下的value檔案（存放GPIO的值），進行讀取。
可以用cat 檢視讀GPIO的值，比如檢視GPIO258的值：
cat /sys/class/gpio/gpio258/value value 隻是一個檔案，可以通過其他方式讀取；寫一個python程式，實作讀取GPIO的值：
# 定義一個函數，用于讀取GPIO258的值。
def read_258():
with open('/sys/class/gpio/gpio258/value', 'r') as f:
io_258 = int(f.read())
print("read_258:%d"%io_258)
# 調用函數
read_258() 五、寫GPIO的值
我們可以直接對/sys/class/gpio/gpio258 目錄下的value檔案（存放GPIO的值），進行寫值。
可以用ehco 寫GPIO的值，比如寫GPIO258的值：
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio258/value # output logic 1 level
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio258/value # output logic 0 level 寫一個python程式，實作寫GPIO的值：
# 定義一個函數，用于寫GPIO258的值。
def write_258(io_str):
with open('/sys/class/gpio/gpio258/value', 'w+') as f:
f.write(io_str)
print("write_258:%s"%(io_str))
# 調用函數
write_258() 經過測試，程式進行一次寫操作，耗時0.6ms左右；ehco方式就比較久了，10ms左右。
六、小案例——設定GPIO為輸入，并讀取IO值
方式一： 純shell指令
# 設定GPIO20為輸入
echo 20 > /sys/class/gpio/export
echo in > /sys/class/gpio/gpio20/direction
# 讀取IO值
cat /sys/class/gpio/gpio20/value 方式二：shell指令 + Python程式（效率更高）
# 設定GPIO20為輸入
echo 20 > /sys/class/gpio/export
echo in > /sys/class/gpio/gpio20/direction 讀取IO值：
# 定義一個函數，用于讀取GPIO258的值。
def read_20():
with open('/sys/class/gpio/gpio20/value', 'r') as f:
io_20 = int(f.read())
print("read_20:%d"%io_20)
# 調用函數
read_20() 七、小案例——設定GPIO為輸出，并讀寫取IO值
# 設定GPIO40為輸出
echo 40 > /sys/class/gpio/export
echo out > /sys/class/gpio/gpio40/direction
# 寫IO值，高電平
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio40/value
# 寫IO值，低電平
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio40/value # 設定GPIO40為輸出
echo 40 > /sys/class/gpio/export
echo out > /sys/class/gpio/gpio40/direction 讀寫IO值：
import time
def read_40():
with open('/sys/class/gpio/gpio40/value', 'r') as f:
io_40 = int(f.read())
print("read_40:%d"%io_40)
def write_40(io_str):
with open('/sys/class/gpio/gpio40/value', 'w') as f:
f.write(io_str)
print("write_40:%s"%(io_str))
start = time.time()
read_40()
write_40("1")
read_40()
end = time.time()
print("讀寫IO的時間", end-start) 效果：耗時0.6ms。
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