RK3568驱动指南｜第十二篇 GPIO子系统-第128章 GPIO入门实验

瑞芯微RK3568芯片是一款定位中高端的通用型SOC，采用22nm制程工艺，搭载一颗四核Cortex-A55处理器和Mali G52 2EE 图形处理器。RK3568 支持4K 解码和 1080P 编码，支持SATA/PCIE/USB3.0 外围接口。RK3568内置独立NPU，可用于轻量级人工智能应用。RK3568 支持安卓 11 和 linux 系统，主要面向物联网网关、NVR 存储、工控平板、工业检测、工控盒、卡拉 OK、云终端、车载中控等行业。

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第十二篇 GPIO子系统

第128章 GPIO入门实验

128.1 什么是GPIO

GPIO是干什么的呢？从字面意思来看，GPIO=General-Purpose Input/Output（通用输入输出），是一种软件运行期间能够动态配置和控制的通用引脚。通用，就是说它是万金油，干什么都行。输入输出，就是说既能当输入口使用，又能当输出口使用。端口，就是元器件上的一个引脚。

所有的 GPIO 在上电后的初始状态都是输入模式，可以通过软件设为上拉或下拉，也可以输入中断信号，驱动强度都是可编程的。

我们学 linux 、单片机的第一个操作硬件就是点亮第一个led灯，也就是控制GPIO的高低电平。在单片机上我们控制一个GPIO非常的简单，直接操作引脚就可以了。虽然linux听着比较高大上，但是控制一个GPIO是非常容易的。我们甚至不用去写驱动，直接命令操作就可以了，因为linux系统本身有好多成熟的驱动框架，使用这些框架的好处就是当我们更换平台的时候，比如换到RK3568平台，我们应用程序可以几乎不用做任何改变，就可以直接在新的平台上运行。但是比如说我在stm32单片机上写了一个控制GPIO的程序，我现在想把它移植到51单片机的话，这个移植过程是比较麻烦的，但是在linux上对于GPIO设备，甚至可以不用写程序，可以直接在命令行操作。

GPIO的实际应用举例，比如按键输入，当按下按键的时候，GPIO引脚的状态会发生变化，可以通过读取GPIO引脚的状态来检测按键事件，并进行相应的处理。原理图如下图所示：

控制led灯，GPIO可以控制LED的状态，通过设备GPIO引脚的输出状态，可以控制LED的亮灭，实现指示灯，状态指示等功能。原理图如下所示：

图128-?2

128.2 GPIO引脚分布

RK3568 有5组GPIO：GPIO0到GPIO4。每组GPIO又以A0到A7，B0到B7，C0到C7，D0到D7，作为区分的编号。所以RK3568上的GPIO是不是应该有5*4*8=160个呢？但是为什么在数据手册中有152个GPIO呢？如下图所示：

图128-?3

?实际上RK3568一共有152个GPIO，其中GPIO0_D2，GPIO0_D7，GPIO2_C7，GPIO4_D3~GPIO4_D7是没有的，所以是152个GPIO。

128.3 GPIO电气属性

我们以RK3568为例，以具体CPU的数据手册为准。RK3568上的GPIO可以设置为3.3V，也可以设置为1.8V。在实际编程时，高电平（3.3V或1.8V）用1 表示，低电平用0表示。

图128-?4

那么我们如何确定RK3568的GPIO电平是3.3V 还是1.8V呢？具体操作方法如下所示：

1 首先打开RK3568的底板原理图，在底板原理图上查找使用的引脚，查找到引脚对应到核心板连接器上的网络标号。

2 然后打开RK3568的核心板原理图，在核心板原理图上查找在上一步骤中找到的引脚网络标号，如下图所示，查找到引脚对应的GPIO和引脚所连接的电源域。

图128-?5

3 然后查找对应的电源域，如下图所示，对应的电压值就是GPIO引脚的电压。

图128-?6

128.4 GPIO电气特性

我们以RK3568为例，打开RK3568的数据手册，在GPIO章节中如下所示：

图128-?7

GPIO是可编程的GPIO，GPIO除了IO电平，还有驱动强度，上拉和下拉，这些概念解释如下：

1. 驱动强度（Drive Strength）：GPIO的驱动强度决定了它可以提供的输出电流。通过软件配置，您可以选择合适的驱动强度，以确保GPIO能够驱动所连接的外部设备或电路。
2. 上拉（Pull-up）和下拉（Pull-down）：GPIO引脚可以通过上拉或下拉电阻来确定其默认电平状态。通过软件配置，您可以选择启用上拉或下拉电阻，以确保GPIO在未连接外部设备时保持稳定的默认状态。
3. 中断（Interrupt）：通过软件配置，您可以启用GPIO中断功能，以便在GPIO状态发生变化时及时获得通知。这对于实现事件驱动的应用程序非常有用，可以通过中断来处理GPIO触发的事件。
4. 多功能引脚（Multipurpose Pins）：一些GPIO引脚可能具有多种功能，可以通过软件配置来选择不同的功能。例如，一个GPIO引脚可以配置为数字输入、数字输出、PWM输出等。

在设备树pinctl节点，可以对上述功能进行配置，如下所示：

图128-?8

节点中描述了引脚的配置，比如说<1 RK_PD5 1 &pcfg_pull_up_drv_level_2>描述的是GPIO1_D5引脚，复用模式为模式1（复用模式可以查看RK3568的参考手册），GPIO引脚的上拉驱动强度为2。