16. 5.15. Управление GPIO с помощью GPIOD API

16.1. Описание

В этом разделе мы переработали драйвер gpiotoggle для Raspberry Pi 3, чтобы использовать современный GPIOD API вместо устаревших gpio_request(), gpio_set_value() и gpio_get_value().

Это важный шаг для совместимости с новыми ядрами и поддержки расширенного оборудования, такого как GPIO-экспандеры и виртуальные GPIO.

—

16.2. Цель

Создать platform driver, который:

• получает номер GPIO из Device Tree;

• настраивает его как выход;

• предоставляет интерфейс через /dev/gpiotoggle:

  • echo 1 > /dev/gpiotoggle — включить

  • echo 0 > /dev/gpiotoggle — выключить

  • cat /dev/gpiotoggle — вывести текущее состояние пина

—

16.3. Подключение и освобождение GPIO

В предыдущих версиях мы использовали GPIO21 как вывод RGB светодиода.

Теперь мы перенесли `gpiotoggle` на GPIO26, а GPIO21 стал свободен — мы сможем использовать его для синего канала RGB LED в следующих разделах (см. 5.18).

Это стало возможным, потому что GPIOD корректно освобождает ресурсы, используя devm_gpiod_get() и автоматически управляется ядром.

—

16.4. Пример Device Tree (фрагмент)

gpiotoggle@1 {
    compatible = "kontakts,gpiotoggle";
    reg = <1>;
    gpios = <&gpio 26 0>;
    status = "okay";
};

—

16.5. Проверка работы драйвера

1. Компиляция и загрузка:

make
sudo insmod gpiotoggle.ko

2. Проверка в gpioinfo:

gpioinfo | grep 26

# должен показать:
# line 26: unnamed "gpiotoggle" output active-high [used]

3. Управление:

echo 1 > /dev/gpiotoggle
echo 0 > /dev/gpiotoggle
cat /dev/gpiotoggle

# Вывод:
# GPIO is 1
# или
# GPIO is 0

4. Выгрузка:

sudo rmmod gpiotoggle

—

16.6. Обновление Device Tree

После редактирования .dts (например, добавления узла gpiotoggle@1) нужно перекомпилировать его и заменить используемый .dtb.

1. Убедитесь, что у вас установлен Device Tree Compiler (dtc):

sudo apt update
sudo apt install device-tree-compiler

2. Перейдите в директорию, где находится bcm2710-rpi-3-b.dts, и скомпилируйте его в .dtb:

dtc -I dts -O dtb -o bcm2710-rpi-3-b.dtb bcm2710-rpi-3-b.dts

3. Сделайте резервную копию оригинального .dtb, затем скопируйте новый в /boot/:

sudo cp /boot/bcm2710-rpi-3-b.dtb /boot/bcm2710-rpi-3-b.dtb.bak
sudo cp bcm2710-rpi-3-b.dtb /boot/

4. Перезагрузите Raspberry Pi, чтобы применить обновлённый DTB:

sudo reboot

5. После загрузки проверьте, что узел появился в дереве устройств:

ls /proc/device-tree/soc/gpiotoggle@1
cat /proc/device-tree/soc/gpiotoggle@1/gpios

—

16.7. Преимущества GPIOD

• Совместим с будущими ядрами Linux

• Позволяет обращаться к GPIO по имени, индексу или в массиве

• Автоматическое освобождение через devm_ API

• Работа с GPIO-экспандерами и нестандартными контроллерами

• Совместимость с Device Tree через gpios = <…>;

—

16.8. Вывод

Мы перешли на GPIOD API и освободили GPIO21, который будет использоваться для RGB-светодиода. Это пример чистой архитектуры, основанной на платформенном драйвере и miscdevice.

Следующим шагом мы реализуем RGB LED driver с тремя GPIO (R/G/B), используя GPIOD и Device Tree.