如何在 Linux 中以编程方式使用 GPIO Expander 驱动程序？

Question

我正在尝试配置我的 Yocto Linux 发行版以设置两个板载 I2C GPIO 扩展器并记录如何以编程方式访问它们（即从 C 用户应用程序）。 GPIO 扩展器均为 NXP PCA9557，由gpio-pca953x.c 内核驱动程序支持。

我了解如何将此驱动程序编译到内核中（使用CONFIG_GPIO_PCA953X 配置选项）并加载它（使用modprobe）。我也明白我可以在设备树中实例化这两个 I2C 设备（这是一个嵌入式设备，所以 GPIO 扩展器是静态且不变的）：

gpio@20 {
    compatible = "nxp,pca9557";
    reg = <0x1a>;
    gpio-controller;
    #gpio-cells = <2>;
};

我缺少的信息是如何将 gpio-pca953x 驱动程序与这些实例化设备一起使用？我是否需要将这些设备与该特定驱动程序相关联？在用 C 编写的用户应用程序中，我使用哪些 API 来访问它们？一旦我正确配置它们，它们是否就像普通的 GPIO 一样？

我非常乐意阅读有关如何执行此操作的任何相关文档，无论是否冗长。我只是 Linux 设备驱动程序的初学者，不知道从哪里开始，尽管进行了大量的谷歌搜索。

Answer 1

有几种方法可以从用户空间控制 GPIO，但你想控制什么？ Linux 可以将 GPIO 用作 LED、按键、中断等。

sysfs 是控制 GPIO 的“旧”方式。它有效，并且仍在维护中。本质上，您在 /sys 目录中编写节点。在 C 中写入文件是直接的过程。如果需要，您可以先在 Shell 中测试写入文件。

$ echo 7 > /sys/class/gpio/export 
$ echo "out" > /sys/class/gpio/gpio7/direction 
$ echo 1 > /sys/class/gpio/gpio7/value #turn on 
$ echo 0 > /sys/class/gpio/gpio7/value #turn off

有一种更新的方式来访问 GPIO。您可以打开 /dev/chip 并进行一些 IOCTL 调用。然后包括#include <linux/gpio.h>

• GPIO_GET_LINEHANDLE_IOCTL，查看当前状态
• GPIOHANDLE_GET_LINE_VALUES_IOCTL然后阅读
• GPIOHANDLE_SET_LINE_VALUES_IOCTL写信

您可以使用使用相同接口的 Shell 程序对其进行测试。

$ gpiodetect
$ gpioinfo
$ gpioset

我从来没有这样做过，但这里有一个example tool 可以做到这一点。同样在 5.9 之后的内核上，您可以使用 #include "gpio-utils.h"。