简介

GPIO：General Purpose Input Output，通用输入输出，简称为“IO口”，芯片与外围设备交互的硬件接口

基本结构

以下图片来自STM32的GPIO硬件电路图

施密特触发器：在正向递增和负向递减两个方向有不同的阈值，有一定的抗干扰能力，外部的小扰动不会导致cpu误判，直至剧烈变化或者真的有电平的变化。

工作模式

输入（4）

浮空输入：多用于外部按键输入，io状态不确定完全由外部输入决定
上拉输入：IO口输入设定为高电平输入（1），检测低电平或下降沿
下拉输入：IO口输入设定为低电平输入（0）
模拟输入：ADC模拟输入，测量外部电压幅值不通过TTL

输出（4）

推挽输出：输出高低电平
开漏输出：只有一个NMOS导通，只能输出低电平+高阻态，不能输出高电平；当NMOS导通输出低电平，截至输出高阻态。用作线与，电平不匹配的场合，外部上拉
复用推挽输出：需要输出高低电平的其他模式，如：spi uart
复用开漏输出：普通i2c处于该模式

GPIO寄存器

通用寄存器

以stm32为例

GPIO 端口模式寄存器 (GPIOx_MODER) (x = A…I)
GPIO 端口输出类型寄存器 (GPIOx_OTYPER) (x = A…I)
GPIO 端口输出速度寄存器 (GPIOx_OSPEEDR) (x = A…I/)
GPIO 端口上拉/下拉寄存器 (GPIOx_PUPDR) (x = A…I/)
GPIO 端口输入数据寄存器 (GPIOx_IDR) (x = A…I)
GPIO 端口输出数据寄存器 (GPIOx_ODR) (x = A…I)
GPIO 端口置位/复位寄存器 (GPIOx_BSRR) (x = A…I)

GPIO Shadow

由于设置某个模式的过程中配置的不只是一个寄存器，配置过程中就可能出现别的状态的产生，导致错误。而使用shadow寄存器，可以先将所有需要配置的寄存器分别设置进去，但不生效，直至全部设置完毕，再指定GPID即要映射的组上去生效！避免了中间非必要状态的产生。

用户层应用

配置GPIO

在内核导出 gpio 节点的前提下，可以操作/sys/class/gpio 节点，控制 gpio 输入输出

导出节点：  echo 20 > /sys/class/gpio/export
设置方向：  echo [out / in] > /sys/class/gpio/gpio20/direction
设置值：    echo [0 / 1] > sys/class/gpio/gpio19/value
设置触发模式：echo [none / rising / falling /  both] > sys/class/gpio/gpio19/edge
翻转属性：  echo [0 / 1] > sys/class/gpio/gpio19/active_low
移除节点：  echo 20 > /sys/class/gpio/unexport

注意事项

direction
如果内核不支持改变 GPIO 的方向，或者在导出时内核代码没有明确允许用户空间可以重新配置 GPIO 方向，那么这个属性将不存在。
value
输出时，控制高低电平；输入时，获取高低电平
edge
控制中断触发模式，引脚被配置为中断后可以使用poll() 函数监听引脚
非中断引脚、上升沿触发、下降沿触发、边沿触发
active_low
用于翻转电平，当外部有效信号与GPIO有效信号不一致（即0可能表示有效，1也有可能表示有效）

查看GPIO配置

不同的厂商对于GPIO配置结果的查看方式有所不同，以下以Ingenic-x2000为例对应相关的手册可以确定相应的IO状态

/# cat /sys/devices/platform/apb/10010000.pinctrl/dump_gpio

// 结果如下图, 下面会有每一个GPIO状态
REG 	|+++GPA++|+++GPB++|+++GPC++|+++GPD++|

INL 	|0c3fffff|67f6036f|0110fef4|0f7fffff|
INT 	|02b00000|30440000|00000081|00000100|
MSK 	|194fcfff|ce0a0040|74ff0076|003ffeff|
PAT1 	|0265cfff|f6440000|77efc0fb|003ffbff|
PAT0 	|0f8a3000|1033efc0|88100005|00000400|
EDG 	|3fffff00|f6037f00|10fff400|7fffff00|
PLUP 	|14000000|41800000|00200001|00000100|
PLDWN 	|00000000|800000c0|00100002|00000000|
FLAG 	|00000000|00000000|00000000|00000000|

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