在嵌入式開(kāi)發(fā)中，GPIO（通用輸入輸出口）是最基礎(chǔ)也最常用的硬件接口——小到控制一顆LED亮滅、讀取一個(gè)按鍵狀態(tài)，大到驅(qū)動(dòng)傳感器、控制外設(shè)，都離不開(kāi)GPIO。但對(duì)新手來(lái)說(shuō)，“怎么確定GPIO的編號(hào)？”“怎么手動(dòng)控制GPIO電平？”“為什么GPIO用不了？”這些問(wèn)題常常讓人頭疼。

今天就從GPIO編號(hào)計(jì)算、用戶(hù)空間手動(dòng)控制、占用沖突排查三個(gè)核心環(huán)節(jié)，手把手教新手搞定GPIO調(diào)試，全程結(jié)合Rockchip平臺(tái)實(shí)操案例（其他平臺(tái)邏輯通用），看完就能上手！

一、先搞懂：GPIO的“編號(hào)規(guī)則”是啥？

嵌入式芯片的GPIO通常按“Bank（組）→ Group（子組）→ Pin（引腳）”分層管理，比如常見(jiàn)的“GPIO1_D0”，每個(gè)部分都對(duì)應(yīng)具體的數(shù)值，我們需要通過(guò)固定公式計(jì)算出內(nèi)核識(shí)別的GPIO編號(hào)（比如56、125），才能后續(xù)操作。

先明確三個(gè)關(guān)鍵概念（以Rockchip芯片為例）：

?Bank（主組）：芯片會(huì)把GPIO分成多個(gè)Bank（如GPIO0、GPIO1、…、GPIO4），每個(gè)Bank包含32個(gè)引腳（固定），編號(hào)范圍[0,4]。

?Group（子組）：每個(gè)Bank又分成4個(gè)Group，對(duì)應(yīng)字母A/B/C/D，分別對(duì)應(yīng)編號(hào)0/1/2/3（比如A=0，B=1，C=2，D=3），每個(gè)Group包含8個(gè)引腳（固定）。

?X（子組內(nèi)引腳號(hào)）：每個(gè)Group里的8個(gè)引腳，編號(hào)[0,7]（比如D0對(duì)應(yīng)0，D1對(duì)應(yīng)1，…，D7對(duì)應(yīng)7）。

核心公式：計(jì)算GPIO編號(hào)

已知某個(gè)GPIO的“Bank+Group+X”，就能算出內(nèi)核識(shí)別的唯一編號(hào)，公式分兩步：

1.計(jì)算Group內(nèi)偏移量：number = Group × 8 + X（因每個(gè)Group有8個(gè)Pin）；

2.計(jì)算最終GPIO編號(hào)：pin = Bank × 32 + number（因每個(gè)Bank有32個(gè)Pin）。

實(shí)操案例：GPIO1_D0怎么算？

以開(kāi)頭提到的“GPIO1_D0”為例，一步步拆解：

1.拆分參數(shù)：

?Bank = 1（GPIO1 →主組編號(hào)1）；

?Group = 3（D對(duì)應(yīng)Group 3，A=0/B=1/C=2/D=3）；

?X = 0（D0 →子組內(nèi)第0個(gè)Pin）。

1.計(jì)算Group內(nèi)偏移量：number = 3 × 8 + 0 = 24；

2.計(jì)算最終GPIO編號(hào)：pin = 1 × 32 + 24 = 56。

??結(jié)論：GPIO1_D0對(duì)應(yīng)的內(nèi)核編號(hào)是56，后續(xù)操作都要用這個(gè)“56”來(lái)指定引腳。

新手注意：別踩這2個(gè)計(jì)算坑！

?坑1：Group對(duì)應(yīng)錯(cuò)誤（A=0不是1）！比如GPIO1_A1，Group是0不是1，否則會(huì)算錯(cuò)編號(hào)；

?坑2：Bank編號(hào)從0開(kāi)始！比如GPIO0_C3，Bank是0，不是1，每個(gè)Bank固定32個(gè)Pin，別多算或少算。

二、實(shí)操：用sysfs手動(dòng)控制GPIO

Linux內(nèi)核提供了sysfs文件系統(tǒng)接口，新手不需要寫(xiě)驅(qū)動(dòng)，直接通過(guò)echo/cat指令就能控制GPIO，步驟超簡(jiǎn)單！核心路徑是/sys/class/gpio/，所有操作都圍繞這個(gè)目錄下的文件展開(kāi)。

前提：確認(rèn)sysfs GPIO已啟用

先檢查系統(tǒng)是否支持sysfs GPIO（大部分嵌入式Linux/Android系統(tǒng)默認(rèn)開(kāi)啟）：

#查看sysfs GPIO目錄是否存在 ls /sys/class/gpio/

若能看到export、unexport、gpiochip0等文件/目錄，說(shuō)明支持；若沒(méi)有，需重新編譯內(nèi)核，開(kāi)啟CONFIG_GPIO_SYSFS選項(xiàng)。

步驟1：導(dǎo)出GPIO（告訴內(nèi)核“我要操作這個(gè)Pin”）

“導(dǎo)出”是讓內(nèi)核把指定編號(hào)的GPIO暴露到sysfs中，生成對(duì)應(yīng)的控制目錄。比如要操作編號(hào)125的GPIO：

#導(dǎo)出GPIO125（echo編號(hào)> export） echo 125 > /sys/class/gpio/export

?成功：會(huì)在/sys/class/gpio/下生成gpio125目錄，里面包含direction（方向）、value（電平）等文件；

?失?。▓?bào)錯(cuò)“Device or resource busy”）：說(shuō)明這個(gè)GPIO已被其他驅(qū)動(dòng)占用（后面會(huì)講怎么排查）。

步驟2：設(shè)置GPIO方向（輸入/輸出）

GPIO有兩種工作模式：輸入（in）和輸出（out），需先指定方向：

# 1.設(shè)置為輸出模式（echo out > gpioXXX/direction） echo out > /sys/class/gpio/gpio125/direction # 2.若需要設(shè)置為輸入模式（比如讀按鍵） # echo in > /sys/class/gpio/gpio125/direction

?驗(yàn)證方向：cat /sys/class/gpio/gpio125/direction，會(huì)輸出out或in。

步驟3：控制GPIO電平（輸出模式）/讀取電平（輸入模式）

情況1：輸出模式（比如控制LED）

GPIO電平只有兩種：高電平（1）和低電平（0），通過(guò)value文件控制：

# 1.設(shè)置為高電平（echo 1 > value） echo 1 > /sys/class/gpio/gpio125/value # 2.設(shè)置為低電平（echo 0 > value） echo 0 > /sys/class/gpio/gpio125/value

?驗(yàn)證電平：cat /sys/class/gpio/gpio125/value，會(huì)輸出1或0。

情況2：輸入模式（比如讀按鍵）

若GPIO接了按鍵（一端接GPIO，一端接地），設(shè)置為輸入后，直接讀value即可：

#讀取GPIO輸入電平（按下按鍵可能為0，松開(kāi)為1，取決于硬件電路） cat /sys/class/gpio/gpio125/value

步驟4：釋放GPIO（不用時(shí)清理）

操作完成后，建議“釋放” GPIO，避免占用資源：

#釋放GPIO125（echo編號(hào)> unexport） echo 125 > /sys/class/gpio/unexport

釋放后，/sys/class/gpio/gpio125目錄會(huì)被刪除。

三、關(guān)鍵：查看GPIO占用與復(fù)用（排錯(cuò)核心）

新手最常遇到的問(wèn)題：“導(dǎo)出GPIO時(shí)提示忙（busy）”“設(shè)置電平?jīng)]反應(yīng)”，本質(zhì)是GPIO被占用——可能被其他驅(qū)動(dòng)（如UART、SPI、I2C）復(fù)用，或已被其他進(jìn)程導(dǎo)出。

下面兩個(gè)debug命令，能幫你快速定位問(wèn)題！

1.用debug/gpio查看GPIO占用狀態(tài)

內(nèi)核提供了/sys/kernel/debug/gpio文件，能直觀看到所有GPIO的“是否占用、方向、電平”：

#查看GPIO整體狀態(tài) cat /sys/kernel/debug/gpio

輸出解讀（重點(diǎn)看這幾列）：

GPIOs 32-63, platform/pinctrl, gpio1: gpio-56 ( |gpio1-d0 ) out hi # GPIO56（GPIO1_D0），輸出高電平，未被其他驅(qū)動(dòng)占用 gpio-57 ( |spi1_cs0 ) out lo # GPIO57被SPI1_CS0驅(qū)動(dòng)占用（復(fù)用為SPI片選） GPIOs 64-95, platform/pinctrl, gpio2: gpio-125 ( |export ) out hi # GPIO125已被export（我們手動(dòng)導(dǎo)出的），輸出高電平

關(guān)鍵信息提?。?/span>

?若某GPIO后面跟著“|xxx”（如|spi1_cs0）：說(shuō)明被xxx驅(qū)動(dòng)復(fù)用，無(wú)法再作為普通GPIO使用；

?若某GPIO后面是“|export”：說(shuō)明已被手動(dòng)導(dǎo)出，需先unexport才能重新操作；

?out hi/out lo：輸出模式下的電平；in hi/in lo：輸入模式下的當(dāng)前電平。

2.用pinmux-pins查看Pin腳復(fù)用詳情

如果想知道某個(gè)GPIO “還能復(fù)用成什么功能”，或“當(dāng)前復(fù)用功能是誰(shuí)”，需要看pinmux-pins文件（路徑因芯片不同略有差異，Rockchip平臺(tái)通常在/sys/kernel/debug/pinctrl/pinctrl-rockchip-pinctrl/下）：

#查看Pin腳復(fù)用情況（Rockchip平臺(tái)示例路徑） cat /sys/kernel/debug/pinctrl/pinctrl-rockchip-pinctrl/pinmux-pins

輸出解讀（重點(diǎn)看GPIO1_D0對(duì)應(yīng)的Pin）：

Pin 56 (gpio1-d0): rockchip,pins@10000000 10000000.pinctrl:gpio1-d0 (GPIO function) Pin 57 (gpio1-d1): rockchip,pins@10000000 10000000.pinctrl:spi1-cs0 (SPI1_CS0 function)

關(guān)鍵信息提取：

?Pin 56：對(duì)應(yīng)GPIO1_D0，當(dāng)前復(fù)用為“GPIO function”（普通GPIO功能），可用；

?Pin 57：對(duì)應(yīng)GPIO1_D1，當(dāng)前復(fù)用為“SPI1_CS0 function”（SPI片選功能），不可作為普通GPIO；

?若想修改復(fù)用功能：需在設(shè)備樹(shù)（DTS）中修改對(duì)應(yīng)Pin的pinmux配置，重新編譯設(shè)備樹(shù)。

四、新手常見(jiàn)問(wèn)題&解決方案

問(wèn)題現(xiàn)象	可能原因	解決方案
導(dǎo)出GPIO報(bào)錯(cuò)“Device or resource busy”	1. GPIO已被其他驅(qū)動(dòng)復(fù)用（如UART）；2. GPIO已被其他進(jìn)程export	1.用debug/gpio看是否有“
設(shè)置電平后硬件沒(méi)反應(yīng)	1. GPIO編號(hào)算錯(cuò)；2.方向設(shè)置錯(cuò)誤（輸入模式下無(wú)法改電平）；3.硬件電路問(wèn)題（如LED正負(fù)極接反）	1.重新核對(duì)Bank/Group/X，計(jì)算編號(hào)；2.確認(rèn)direction是out；3.用萬(wàn)用表測(cè)GPIO引腳電平，排除硬件問(wèn)題
輸入模式下讀不到正確電平	1.方向沒(méi)設(shè)為in；2.硬件沒(méi)上拉/下拉電阻（按鍵懸空時(shí)電平不穩(wěn)定）	1.重新設(shè)置direction為in；2.在設(shè)備樹(shù)中開(kāi)啟GPIO的上拉/下拉（如bias-pull-up）
找不到/sys/kernel/debug/gpio	內(nèi)核沒(méi)開(kāi)啟CONFIG_DEBUG_FS選項(xiàng)	重新編譯內(nèi)核，開(kāi)啟CONFIG_DEBUG_FS，并掛載debugfs：mount -t debugfs debugfs /sys/kernel/debug

五、實(shí)戰(zhàn)案例：用GPIO控制一顆LED

光說(shuō)不練假把式，我們以“控制GPIO1_D0（編號(hào)56）接的LED亮滅”為例，走一遍完整流程：

1.硬件連接

?LED正極→串聯(lián)1kΩ電阻→ GPIO1_D0（Pin56）；

?LED負(fù)極→接地（GND）。

2.軟件操作（Linux系統(tǒng)）

# 1.計(jì)算GPIO編號(hào)：GPIO1_D0 → 56（前面已算過(guò)） # 2.導(dǎo)出GPIO56 echo 56 > /sys/class/gpio/export # 3.設(shè)置為輸出模式 echo out > /sys/class/gpio/gpio56/direction # 4.點(diǎn)亮LED（高電平，因LED正極接GPIO） echo 1 > /sys/class/gpio/gpio56/value # 5. 5秒后熄滅LED sleep 5 echo 0 > /sys/class/gpio/gpio56/value # 6.釋放GPIO56 echo 56 > /sys/class/gpio/unexport

??效果：執(zhí)行指令后，LED先亮5秒，然后熄滅，完美！

六、總結(jié)：GPIO調(diào)試核心流程

新手調(diào)試GPIO，記住“先算編號(hào)→再查占用→后操作”的三步法：

1.算編號(hào)：根據(jù)“GPIOx_YY”拆分Bank/Group/X，用公式pin=Bank×32 + Group×8 + X計(jì)算；

2.查占用：用cat /sys/kernel/debug/gpio看是否被占用，用pinmux-pins看復(fù)用功能；

3.操作：sysfs三步曲（export→設(shè)direction→控value），不用時(shí)unexport。

GPIO是嵌入式開(kāi)發(fā)的“敲門(mén)磚”，只要掌握今天的方法，無(wú)論是控制LED、讀按鍵，還是后續(xù)調(diào)試傳感器，都能舉一反三。如果在實(shí)操中遇到問(wèn)題，歡迎在評(píng)論區(qū)留言，一起交流解決！