實驗: GPIO 的存取

存取 OpenWRT 上的 GPIO，實驗與電壓數值量測

GPIO 的硬體需求

GPIO 和硬體相關，因此，若是要能夠在 OpenWRT 上存取 GPIO，就需要硬體與韌體的支援。對於我們所使用的平台 (GL-AR300M 和 GL-AR750S) 來說，都支援 GPIO ，因此我們在這兩個平台上進行測試。以下是 GL-AR300M 和 GL-AR750S 的對應表。

	GL-AR300M	GL-AR750S
I2C	GPIO16	GPIO5
I2C	GPIO17	GPIO21
UART	GPIO9	GPIO18
UART	GPIO10	GPIO22

GPIO 的操作指令

以下指令以操作 GL-AR300M 的 GPIO16 為例。

初始化 GPIO16: $ echo 16 > /sys/class/gpio/export

設定 GPIO16 為輸出: $ echo out > /sys/class/gpio/gpio16/direction

設定 GPIO16 為輸入: $ echo in > /sys/class/gpio/gpio16/direction

設定 GPIO16 為高電位: $ echo 1 > /sys/class/gpio/gpio16/value

設定 GPIO16 為低電位: $ echo 0 > /sys/class/gpio/gpio16/value

查看 GPIO16 的數值:

$ cat /sys/class/gpio/gpio16/value
$ cat /sys/kernel/debug/gpio

解除 GPIO16 : $ echo 16 > /sys/class/gpio/unexport

當 GPIO16 初始化之後，/sys/class/gpio/gpio16/資料夾才建立，同時，只有在 GPIO16 設定為輸出後，才可以設定 GPIO 的數值，GPIO為輸入或是輸出會保留之前設定。在解除 GPIO 之後，資料夾也會移除。

可以參考以下資訊:

• https://wiki.openwrt.org/doc/hardware/port.gpio
• https://wiki.openwrt.org/doc/hardware/port.i2c

若是我們需要查看 GPIO 的目前設置，可以使用指令: $ cat /sys/kernel/debug/gpio

GL-AR750S 的 GPIO 設置

GPIO 輸出電壓值量測

當我們改變了 GPIO 輸出，在物理上就會改變其電壓數值，我們用電壓計來查詢改變後的電壓值，以下是我們的實驗內容，量測電位的的腳位可以參考"測試硬體與功能列表"的章節。

GPIO9 的低電位

GPIO9 的高電位

以下是我們對 GL-AR300M 的測試結果。

GL-AR300M	LOW	HIGH
GPIO16	0V	2.56V
GPIO17	0V	3.30V
GPIO9	0V	2.53V
GPIO10	0V	2.56V

將分配給 I2C 的腳位改回 GPIO

在 GL-AR750S 這塊板子上，我們可以看到 I2C 已經預設開啟。因此，原本能夠使用的 GPIO，也只剩下 18、22，而5, 21被指定為 I2C 的通訊介面 (SDA、SCL)。 因此，若是要使用 GPIO 5 和21，則必須先把 I2C 的功能關閉，否則就無法 export。若我們需要將原本分配給 I2C 的腳位 (GPIO 5) 改回 GPIO，則可以使用以下指令:

root@GL-AR750S:~# echo "i2c-gpio.0" > /sys/bus/platform/drivers/i2c-gpio/unbind

root@GL-AR750S:~# echo 5 > /sys/class/gpio/export
root@GL-AR750S:~# cat /sys/class/gpio/gpio5/direction
in
root@GL-AR750S:~# echo out > /sys/class/gpio/gpio5/direction
root@GL-AR750S:~# cat /sys/class/gpio/gpio5/value
0
root@GL-AR750S:~# echo 1 > /sys/class/gpio/gpio5/value
root@GL-AR750S:~# cat /sys/class/gpio/gpio5/value
1

相同的，對 pin 21 也可以進行一樣的操作。

root@GL-AR750S:~# echo 21 > /sys/class/gpio/export
root@GL-AR750S:~# cat /sys/kernel/debug/gpio
gpiochip0: GPIOs 0-31, parent: platform/ath79-gpio, ath79-gpio:
 gpio-1   (                    |gl-ar750s:white:powe) out lo
 gpio-2   (                    |reset               ) in  hi
 gpio-5   (                    |sysfs               ) out hi
 gpio-7   (                    |gl-ar750s:white:usbp) out hi
 gpio-8   (                    |right               ) in  hi
 gpio-19  (                    |gl-ar750s:white:wlan) out hi
 gpio-20  (                    |gl-ar750s:white:wlan) out hi
 gpio-21  (                    |sysfs               ) in  hi
 gpio-22  (                    |sysfs               ) out hi

gpiochip1: GPIOs 489-511, parent: platform/qca956x_wmac, ath9k-phy1:
 gpio-490 (                    |ath9k-phy1          ) in  lo

重開機之後，就重新回到分配給 I2C 的設定:

root@GL-AR750S:~#  cat /sys/kernel/debug/gpio
gpiochip0: GPIOs 0-31, parent: platform/ath79-gpio, ath79-gpio:
 gpio-1   (                    |gl-ar750s:white:powe) out lo
 gpio-2   (                    |reset               ) in  hi
 gpio-5   (                    |sda                 ) in  hi
 gpio-7   (                    |gl-ar750s:white:usbp) out hi
 gpio-8   (                    |right               ) in  hi
 gpio-19  (                    |gl-ar750s:white:wlan) out lo
 gpio-20  (                    |gl-ar750s:white:wlan) out hi
 gpio-21  (                    |scl                 ) in  hi

gpiochip1: GPIOs 489-511, parent: platform/qca956x_wmac, ath9k-phy1:
 gpio-490 (                    |ath9k-phy1          ) in  lo

我們可以寫一隻簡單的 script 來進行設定 unbind I2C 的設定，並測試 GPIO 的寫入結果。

echo "i2c-gpio.0" > /sys/bus/platform/drivers/i2c-gpio/unbind

echo 5 > /sys/class/gpio/export
echo 18 > /sys/class/gpio/export
echo 21 > /sys/class/gpio/export
echo 22 > /sys/class/gpio/export

echo out > /sys/class/gpio/gpio5/direction
echo out > /sys/class/gpio/gpio18/direction
echo out > /sys/class/gpio/gpio21/direction
echo out > /sys/class/gpio/gpio22/direction

echo "===== all gpio {5,18,21,22} set to LOW ====="

echo 0 > /sys/class/gpio/gpio5/value
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio18/value
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio21/value
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio22/value
cat /sys/kernel/debug/gpio

echo "===== all gpio {5,18,21,22} set to HIGH ====="

echo 1 > /sys/class/gpio/gpio5/value
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio18/value
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio21/value
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio22/value
cat /sys/kernel/debug/gpio

結果顯示， AR750S 的 GPIO {5、18、21} 腳位沒有問題，但是， GPIO 22 腳位無法寫入為 LOW 的數值。

# sh unbindi2c.sh
===== all gpio {5,18,21,22} set to LOW =====
gpiochip0: GPIOs 0-31, parent: platform/ath79-gpio, ath79-gpio:
 gpio-1   (                    |gl-ar750s:white:powe) out lo
 gpio-2   (                    |reset               ) in  hi
 gpio-5   (                    |sysfs               ) out lo
 gpio-7   (                    |gl-ar750s:white:usbp) out hi
 gpio-8   (                    |right               ) in  hi
 gpio-18  (                    |sysfs               ) out lo
 gpio-19  (                    |gl-ar750s:white:wlan) out lo
 gpio-20  (                    |gl-ar750s:white:wlan) out hi
 gpio-21  (                    |sysfs               ) out lo
 gpio-22  (                    |sysfs               ) out hi

gpiochip1: GPIOs 489-511, parent: platform/qca956x_wmac, ath9k-phy1:
 gpio-490 (                    |ath9k-phy1          ) in  lo
===== all gpio {5,18,21,22} set to HIGH =====
gpiochip0: GPIOs 0-31, parent: platform/ath79-gpio, ath79-gpio:
 gpio-1   (                    |gl-ar750s:white:powe) out lo
 gpio-2   (                    |reset               ) in  hi
 gpio-5   (                    |sysfs               ) out hi
 gpio-7   (                    |gl-ar750s:white:usbp) out hi
 gpio-8   (                    |right               ) in  hi
 gpio-18  (                    |sysfs               ) out hi
 gpio-19  (                    |gl-ar750s:white:wlan) out lo
 gpio-20  (                    |gl-ar750s:white:wlan) out hi
 gpio-21  (                    |sysfs               ) out hi
 gpio-22  (                    |sysfs               ) out hi

gpiochip1: GPIOs 489-511, parent: platform/qca956x_wmac, ath9k-phy1:
 gpio-490 (                    |ath9k-phy1          ) in  lo

以下是我們對 GL-AR750S 的電壓測試結果。

GL-AR750S	LOW	HIGH
GPIO5 (SDA)	0V	2.56V
GPIO18	0V	2.56V
GPIO21 (SCL)	0V	2.34V
GPIO22	--	2.56V