基于Smart Zynq与Lemon Zynq 的Petalinux开发章节八 GPIO的输入输出实验二——通过编写应用程序来控制

接前一节内容，前一节内容通过SYSFS的一些指令来实现 GPIO的简单操作，这一节将通过编程的方式，来调用GPIO 让LED灯自动的闪烁起来

此章节内容适用于下列主板
- Lemon ZYNQ （CLG400封装的7020）
- Smart ZYNQ SP / SP2 / SL 版的板子（非标准版）（CLG484封装）
- Smart ZYNQ 标准版（停产） (CLG400封装7010/7020 ）
本文在 vivado2018.3 以及 Petalinux2018.3 版本上进行演示

本文接前一节的内容继续写基于Smart Zynq与Lemon Zynq 的Petalinux开发章节七 GPIO的输入输出实验

一、应用代码的编写

之前sysfs的流程如下，实际编程去调用的时候也是按照下列流程来进行的

①导入IO到用户空间：/sys/class/gpio/export
echo    960  >  export

②配置IO：/sys/class/gpio/direction
echo     out    >   direction     # 输出
echo     in    >   direction       # 输入

③控制IO：/sys/class/gpio/value
echo     1   > value        #输出高电平
echo     0   > value        #输出低电平

完整程序如下，很好理解，其实操作流程和上一节的相同，也同样是对direction和value进行操作，来实现IO口输入输出和高低电平的定义（led_init负责led的初始化，设置输入输出模式， led_ctr负责控制led灯的开和关， main函数的主循环则反复循环这个开关的过程，从而达到LED灯闪烁的效果， sleep(1) 起到1秒钟休眠的作用）

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <stdbool.h>

void led_init(void)
{
    int fd;
 
    fd = open("/sys/class/gpio/export",O_WRONLY);
    if(fd < 0)
    {
        printf("open export fail\r\n");
        return ;
    }
    write(fd,"960",4);
    close(fd);
 
    fd = open("/sys/class/gpio/gpio960/direction",O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        printf("open direction fail\r\n");
        return ;
    }
    write(fd,"out",4);
    close(fd);
}
 
void led_ctl(bool on_off)
{
    int fd;
 
    fd = open("/sys/class/gpio/gpio960/value",O_RDWR);
    if(fd < 0)
    {
        printf("open value fail\r\n");
        return ;
    }
    if(on_off==true)
    {
        write(fd,"1",2);
    }
    else
    {
        write(fd,"0",2);
    }
    close(fd);
}
 
int main(void)
{
    led_init();
 
    while(1)
    {
        led_ctl(true);
        sleep(1);
 
        led_ctl(false);
        sleep(1);
    }
    return 0;
}

完成的led.c文件也可以直接下载 led下载

二、代码的编译

1 )打开虚拟机上

创建一个文件夹用于存放我们刚才的led.c文件，这里直接用图形界面右键创建

2) 复制我们上面的 led.c 到这个目录下 (也可以在ubuntu下使用vim编辑器新建一个led.c文件，在里面输入上述的代码内容)

3) 在led.c 所在文件夹的空白处，右键 open in Terminal 来打开终端

4) 加载petalinux开发环境

source /opt/pkg/petalinux/2018.3/settings.sh

5) 使用arm-linux-gnueabihf-gcc将led.c编译为led可执行文件, 由下图可以看到，文件夹下多出了一个led文件

 arm-linux-gnueabihf-gcc led.c -o led

6) 编译完成后，可以通过file led命令来查看文件类型，入下图所示，我们生成的可执行文件是32位，arm架构，说明可在arm下运行

三、将代码复制到我们的系统中

复制的方法有多种，这里介绍两种方式
- 将带PETALINUX 系统的TF卡用读卡器的方式连接我们的电脑，并完成文件的复制粘贴
- 使用之前章节介绍的SCP功能，通过网络来直接传输我们的文件

这里我们使用TF卡直接复制的方式来完成程序的复制。

1）将带有PETALINUX系统的TF卡插入到读卡器，并连接到我们的电脑（此时如果虚拟机还开着，记得选择系统的控制权，选WINDOWS控制即可） （如果电脑提示要格式化TF卡，千万不要格式化）

2）打开我们TF卡的第一分区（BOOT）分区（该分区是FAT32格式的），并将我们刚才生成的应用文件复制到这个分区上（分区内另外两个系统文件不要动）

之后正常退出TF卡，并将卡插入到我们的主板上

四、上电测试

将板子的启动方式调整成SD启动，如下图所示

备注实际测试过程中会发现虚拟机和windows 争抢串口的资源的情况，导致windows 下无法访问串口，所以这里测试的时候（把串口默认设置连接到windows ）或者临时挂起虚拟机

因为本工程需要用到ctrl+c来中断应用，所以这里用putty这样的专业工具替代串口助手（这样诸如CTRL+C这样的指令就可以用键盘的形式直接发送了，putty官网可以免费下载到）

打开后配置界面如下模式选择serial ，并设置好串口号(查看设备管理器得到) 和波特率115200就行

设置成SD启动后重新上电，我们就能在putty上看到linux 发出来的命令行了

当系统出现root@localhost:~# 就代表系统已经成功启动了，系统此时停留在等待输入账号密码的状态

此时输入用户名 root 密码 root，之后就正式登录 petalinux 了

a) 我们先用 df -h来查看 TF卡的挂载位置

df -h

由下图知道，我们的TF卡路径是 /run/media/mmcblk0p1

b ) cd 进入我们的tf卡 /run/media/mmcblk0p1 （putty下 cd 的时候路径下按TAP键也会和Ubuntu 下一样有提醒的）

cd  /run/media/mmcblk0p1

e) 用ls 指令查看 mmcblk0p1下的文件，可以看到系统检索到我们之前放进去的led 可执行文件了,用./led 来运行我们的led程序

./led

我们板子上的LED灯开始闪烁，闪烁间隔是1秒钟，证明我们的LED可执行程序工作正常

如果想要程序停止运行，则在putty命令行窗口下同时按下”ctrl” 和 “c” 键 （普通的串口助手不能实现这个功能）

这样程序就被中断了，控制权又回到了命令行上。

以下是编译好的LED可执行文件，直接将文件夹目录下的led文件复制到TF卡BOOT分区（FAT32）的根目录下就可启动演示。

本文可执行APP及C文件下载：08_PetaLinuxSystem_gpio_app

一、应用代码的编写

二、代码的编译

三、将代码复制到我们的系统中

四、上电测试

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