补充 用户态 GPIO 示例.

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Chapter8_SOC_与_Linux/8.5_Linux_文件系统与设备文件系统.md

@@ -98,3 +98,208 @@ block 目录包含所有的块设备，devices 目录包含系统所有的设备
 在 /sys/bus 的 pci 等子目录下，又会在分出 drivers 和 devices 目录，而 devices 目录中的文件是对 /sys/devices 目录中文件的符号链接。同样地，/sys/class 目录下包含许多对 /sys/devices 下文件的链接。这与设备、驱动、总线和类的现实状况是直接对应的，也正符合 Linux 2.6 内核的设备模型。
 
 ![sysfs 文件系统下的文件相互交织](./imgs/8.5_Linux_文件系统与设备文件系统/002.png)
+
+## 用户态 GPIO 示例
+
+下面以 GPIO 操作为例，演示设备文件系统的使用方法，该示例为 c++ 工程，包含一个 cmake 文件，一个 Gpio 类和一个 main.cpp 文件，其中 Gpio 类封装了 GPIO 端口导出和读写机制。
+
+main.cpp 内容如下：
+
+```cpp
+/**
+ * @file: main.cpp
+ */
+#include <iostream>
+#include "Gpio.h"
+
+using namespace std;
+
+const char* Gpio::GpioPortTbl[] =
+{
+    "372",
+};
+
+int main()
+{
+    Gpio* gpio = new Gpio(0, Gpio::EC_ATTR_R);
+    Gpio::EU_PORT_LEVEL rlevel = gpio->ReadPort();
+    cout << "Read GPIO Port Level: " << rlevel << endl;
+    return 0;
+}
+```
+
+Gpio.h 内容如下：
+
+```cpp
+/**
+ * @file: Gpio.h
+ */
+#ifndef GPIO_H
+#define GPIO_H
+
+#include <string>
+#define POLL_TIMEOUT (1 * 1000)
+
+using namespace std;
+
+class Gpio
+{
+public:
+    enum EU_PORT_LEVEL
+    {
+        EC_PORT_N   = 0,
+        EC_PORT_L   = '0',
+        EC_PORT_H   = '1'
+    };
+
+    enum EU_PORT_ATTR
+    {
+        EC_ATTR_R,  // Readable
+        EC_ATTR_W   // Writeable
+    };
+
+    static const char* GpioPortTbl[];
+
+    Gpio(int id=0, EU_PORT_ATTR attr=EC_ATTR_R);
+
+    EU_PORT_ATTR GetAttr(void) const { return PortAttr; }
+    const char* GetNo(void) const { return GpioPortTbl[PortID]; }
+    int GetFd(void) const { return Fd; }
+
+    bool WritePort(EU_PORT_LEVEL val);
+    EU_PORT_LEVEL ReadPort(void);
+
+protected:
+    const int PortID;
+    const EU_PORT_ATTR PortAttr;
+
+    int Fd;
+    char LastStu;
+    char CurtStu;
+
+private:
+    void Export(void);
+
+};
+
+#endif // GPIO_H
+```
+
+Gpio.cpp 内容如下：
+
+```cpp
+/**
+ * @file: Gpio.cpp
+ */
+#include "Gpio.h"
+#include <string.h>
+#include <iostream>
+#include <fcntl.h>
+#include <unistd.h>
+
+Gpio::Gpio(int id, EU_PORT_ATTR attr):
+    PortID(id), PortAttr(attr)
+{
+    Fd = -1;
+    LastStu = EC_PORT_L;
+    CurtStu = EC_PORT_L;
+    Export();
+}
+
+bool Gpio::WritePort(EU_PORT_LEVEL val)
+{
+    int ret = -1;
+    char wVal = (char)val;
+
+    if(0>=Fd)
+        return false;
+    if(EC_ATTR_W!=PortAttr)
+        return false;
+
+    lseek(Fd, 0, SEEK_SET);
+    ret = write(Fd, &wVal, 1);
+    if(0>ret)
+        return false;
+    return true;
+}
+
+Gpio::EU_PORT_LEVEL Gpio::ReadPort(void)
+{
+    int ret = -1;
+
+    if(0>=Fd)
+    {
+        cout << "Read Gpio" << GpioPortTbl[PortID] << "Error Fd=" << Fd;
+        return EC_PORT_N;
+    }
+
+    lseek(Fd, 0, SEEK_SET);
+    ret = read(Fd, &CurtStu, 1);
+    cout << "Read Gpio" << GpioPortTbl[PortID] << " Ret=" << ret << " Val=" << CurtStu << endl;
+
+    switch(CurtStu)
+    {
+    case EC_PORT_L:
+        return EC_PORT_L;
+    case EC_PORT_H:
+        return EC_PORT_H;
+    default:
+        return EC_PORT_N;
+    }
+}
+
+void Gpio::Export(void)
+{
+    // Export.
+    int fd = open("/sys/class/gpio/export", O_WRONLY);
+    if(fd<0)
+        return;
+    write(fd, GpioPortTbl[PortID], strlen(GpioPortTbl[PortID]));
+    close(fd);
+
+    // Set direction.
+    string dir = string("/sys/class/gpio/gpio")+
+            string(GpioPortTbl[PortID])+
+            string("/direction");
+    fd = open(dir.c_str(), O_WRONLY);
+    if(fd<0)
+        return;
+    if(PortAttr==EC_ATTR_R)
+        write(fd, "in", 2);
+    else
+        write(fd, "out", 3);
+    close(fd);
+
+    // Set edge.
+    if(PortAttr==EC_ATTR_R)
+    {
+        string edge = string("/sys/class/gpio/gpio")+
+                string(GpioPortTbl[PortID])+
+                string("/edge");
+        fd = open(edge.c_str(), O_WRONLY);
+        if(fd<0)
+            return;
+        write(fd, "both", 4);
+        close(fd);
+    }
+
+    string name = string("/sys/class/gpio/gpio")+
+            string(GpioPortTbl[PortID])+
+            string("/value");
+    Fd = open(name.c_str(), (PortAttr==EC_ATTR_R) ? O_RDONLY|O_NONBLOCK : O_WRONLY|O_NONBLOCK);
+    cout << "Open:" << name << "Fd=" << Fd << endl;
+}
+```
+
+CMakeLists.txt 如下：
+
+```cmake
+cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
+
+project(c08_05 LANGUAGES CXX)
+
+set(CMAKE_CXX_STANDARD 11)
+set(CMAKE_CXX_STANDARD_REQUIRED ON)
+
+add_executable(c08_05 main.cpp Gpio.h Gpio.cpp)
+```