GPIO控制

在ubuntu上已经安装了vivado和vitis的环境后，就可以通过ubuntu系统上的vitis开发应用程序。和在windows上一样，需要先创建平台工程，再创建相应的应用工程。

建立vitis工程

建立平台工程

在我们创建petalinux工程时已经将xsa文件导入到了ubuntu里，此时选择此xsa文件，并将系统选择为Linux系统：点击finish

建立应用工程

创建应用工程，本次我们只创建一个应用工程，将不同的外设测试分模块进行，首先创建一个应用工程：

点击finish，应用工程建立完成。

目前的GPIO配置中使能了2个MIO LED/2个EMIO LED，2个MIO KEY/2个EMIO KEY，以及一个蜂鸣器。

通过sysfs控制GPIO

在Linux系统中，可以通过sysfs接口方便地控制GPIO。下面介绍如何在Zynq-7020平台上使用sysfs控制GPIO。

确认GPIO编号

Zynq-7020的GPIO分为:

• MIO (Multiplexed I/O): 直接连接到PS(处理系统)的54个引脚

• EMIO (Extended MIO): 通过PL(可编程逻辑)扩展的GPIO

首先需要确定你要控制的GPIO在Linux系统中的编号。/sys/class/gpio下的gpiochips编号对应第一个GPIO及MIO0的编号，一般是906。

# 查看gpio的设备名称
cd /sys/class/gpio
ls
# ls展示的结果：export gpiochip906 unexport
# 说明gpio的设备名称为gpiochip906，对应的起始序号是906
# MIO有54个，所以EMIO从906+54=960开始

GPIO编号计算公式:

• MIO GPIO: MIO的原始编号为0_{53，对应的在linux下的编号为906}959

• EMIO GPIO: EMIO的编号从54开始，对应在linux下的编号为960开始

例如:

• MIO11对应GPIO编号917

• EMIO GPIO0对应GPIO编号960

导出GPIO

假设要控制EMIO0，则需要先将该GPIO导出

xxxxxxxxxx
# 导出GPIO54
echo 960 > /sys/class/gpio/export

设置GPIO方向

设置GPIO为输出或输入模式:

​x
# 设置为输出模式
echo out > /sys/class/gpio/gpio960/direction

# 或者设置为输入模式
echo in > /sys/class/gpio/gpio960/direction

# 查询引脚方向
cat /sys/class/gpio/gpio960/direction

读写GPIO值

输出模式(控制LED等):

xxxxxxxxxx
# 输出高电平
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio960/value

# 输出低电平
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio960/value

输入模式(读取按键等):

xxxxxxxxxx
# 读取GPIO值
cat /sys/class/gpio/gpio960/value

取消导出GPIO

使用完毕后，可以取消导出:

xxxxxxxxxx
echo 960 > /sys/class/gpio/unexport

通过程序的方式控制

添加代码到vitis工程

右击"src"->"new"->"Foder"建立GPIO,TEST文件夹：

右击"GPIO"->"new"->"File"建立对应的.c/.h文件；右击"TEST"->"new"->"File"建立对应的.c文件；右击"src"->"new"->"File"建立main.c/main.h。

添加相应的代码后，最后的工程结构如下：

编译调试

连接IP地址

打开vitis,点击如下图标：

选择Linux Agent为default，并双击以配置该Agent：

弹出的界面中，Host的地方填入开发板的IP地址，端口保持默认值，不用改：

填完成后可以点击Test Connection以测试连接成功还是失败，出现下面内容则说明已经连接成功：

点击ok退出即可。

修改程序下载路径

因为这块默认下载路径是SD卡的第一个分区，而默认第一个分区用来存放内核镜像、BOOT.BIN等信息。所以在/home/root下新建一个文件夹app，将编译生成的.elf文件下载到该文件夹下。

调试

可以直接点击左上方的此图标进行代码的编译，也可以像之前一样点击“build project"进行编译：

如果出现此类错误

对应的解决办法是将头文件的路径添加到搜索路径中。

右击工程，选择"C/C++ Build Settings":

"Add"后：

加完之后页面：

此时就可以编译成功了。

Debug时，vitis会将代码下载到开发板的/home/root/app下运行。这时就可以通过vitis进行单步调试或断点调试。

核心代码

xxxxxxxxxx
// export GPIO
void export_gpio(int pin) {
    char buffer[4];
    int fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY);
    if (fd < 0) {
        perror("Failed to open export");
        exit(1);
    }
    snprintf(buffer, sizeof(buffer), "%d", pin);
    write(fd, buffer, strlen(buffer));
    close(fd);
    usleep(100000); // wait sysfs node build
}

// set GPIO direction
void set_direction(int pin, const char* direction) {
    char path[64];
    snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/direction", pin);
    int fd = open(path, O_WRONLY);
    if (fd < 0) {
        perror("Failed to open direction");
        exit(1);
    }
    write(fd, direction, strlen(direction));
    close(fd);
}

//  write GPIO
void write_gpio(int pin, int value) {
    char path[64];
    char val = value ? '1' : '0';
    snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/value", pin);
    int fd = open(path, O_WRONLY);
    if (fd < 0) {
        perror("Failed to open value for writing");
        exit(1);
    }
    write(fd, &val, 1);
    close(fd);
}

// read GPIO
int read_gpio(int pin) {
    char path[64];
    char val;
    snprintf(path, sizeof(path), "/sys/class/gpio/gpio%d/value", pin);
    int fd = open(path, O_RDONLY);
    if (fd < 0) {
        perror("Failed to open value for reading");
        exit(1);
    }
    read(fd, &val, 1);
    close(fd);
    return (val == '1') ? 1 : 0;
}