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NXP i.MX7D与AndroidThings系列之四：GPIO及点灯

NXP i.MX7D AndroidThings GPIO 点灯

2022-07-02
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作者：SATURN
来源：21ic

[导读]
终于到点灯了！有人早就不耐烦了，不就点个灯，多大点事！在MCUer的眼里，点灯就屁大点事，虽然说在AndroidThings的世界里，点灯也就屁大点事。不过有些事得交待清楚才行! 第一个问题就是GPIO命名的事，像Arduino直接用编号，例如常见的13号就代表USER LED，ST的MCU有自己的命名规则，NXP也有自己的规格，当然AndroidThings也有自己的命名规则。

终于到点灯了！

有人早就不耐烦了，不就点个灯，多大点事！在MCUer的眼里，点灯就屁大点事，虽然说在AndroidThings的世界里，点灯也就屁大点事。不过有些事得交待清楚才行!

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第一个问题就是GPIO命名的事，像Arduino直接用编号，例如常见的13号就代表USER LED，ST的MCU有自己的命名规则，NXP也有自己的规格，当然AndroidThings也有自己的命名规则。

AndroidThings使用字符串来命名GPIO，先看下i.MX7D的GPIO引脚图

i.MX7D中，纯粹用于GPIO的一共是12个引脚，命名形式采用GPIOx_IOxx形式，其中x代表的是数字，例如GPIO6_IO12就是编号为18的引脚。

其实是APP的权限设置问题，要使用GPIO外设，需要打开相关的权限，代码如下

<uses-permission android:name="com.google.android.things.permission.USE_PERIPHERAL_IO" />

AndroidThings使用PeripheralManager类来管理外设，不管是GPIO也好，I2C也好，统统都通过该类来进行管理，该类提供了getGpioList()方法来获取平台提供的GPIO引脚，另外openGpio()方法则用来打开指定的GPIO端口，该方法返回一个Gpio对象，Gpio类提供了所有与GPIO操作相关的方法，如读取/写入/关闭等操作。

另外还值得一提的是外设操作都有可能抛出异常，所以一般的外设操作都封装在

try {
...
} catch

块中。

使用的LED灯连接到GPIO6_IO12引脚上，下面是完整的代码

public class MainActivity extends Activity {
    private static final String TAG = "TAG";
    private static final String LED_NAME = "GPIO6_IO12";

    private PeripheralManager mPeripheralManager;
    private Gpio mGpio;
    private Handler mHandler = new Handler();

    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);

        mPeripheralManager = PeripheralManager.getInstance();
        Log.d(TAG, "onCreate: " + mPeripheralManager.getGpioList());
        try {
            mGpio = mPeripheralManager.openGpio(LED_NAME);
            mGpio.setDirection(Gpio.DIRECTION_OUT_INITIALLY_LOW);
            mGpio.setActiveType(Gpio.ACTIVE_HIGH);

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        mHandler.post(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                if(mGpio == null) {
                    return;
                }

                try {
                    mGpio.setValue(!mGpio.getValue());
                    //Log.d(TAG, "run: " + mGpio.getValue());
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                mHandler.postDelayed(this, 500);

            }
        });
    }

    @Override
    protected void onDestroy() {
        super.onDestroy();
        if(mGpio != null) {
            try {
                mGpio.close();
                mGpio = null;
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

代码2~7行是一些常量及变量的声明，如GPIO名称，PeripheralManager、Gpio等。

在onCreate()函数中，我们使用了如下代码来获取GPIO列表

Log.d(TAG, "onCreate: " + mPeripheralManager.getGpioList());

对应的输出如下

onCreate: [GPIO1_IO10, GPIO2_IO00, GPIO2_IO01, GPIO2_IO02, GPIO2_IO03, GPIO2_IO05, GPIO2_IO07, GPIO5_IO00, GPIO6_IO12, GPIO6_IO13, GPIO6_IO14, GPIO6_IO15]

这是Logcat中打印出来的内容，i.MX7D中所有可用的GPIO都列出来了，和官方给出的GPIO接口标注是一致的，至于具体的位置就只能参考官方的GPIO标注了。

下面一段代码的作用是打开GPIO端口并做初始化配置

        try {
            mGpio = mPeripheralManager.openGpio(LED_NAME);
            mGpio.setDirection(Gpio.DIRECTION_OUT_INITIALLY_LOW);
            mGpio.setActiveType(Gpio.ACTIVE_HIGH);

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

首先使用PeripheralManager来打个一个端口，接下来的mGpio.setDirection(Gpio.DIRECTION_OUT_INITIALLY_LOW)是设置GPIO的方向，OUT就是输出，后面的LOW指定初始化为低，mGpio.setActiveType(Gpio.ACTIVE_HIGH)的作用主要用来读取值，即高电平代表真，否则为假，如果这个地方指定Gpio.ACTIVE_LOW，则读取到高电平返回假，否则返加真。这段话读起来有点拗口，但是一定要搞清楚。

最后要注意的是这些GPIO操作都放在try...catch...块内，用来处理可能抛出的异常。

接下来的onDestroy()方法，这里执行资源释放相关问题。

一旦Activity被销毁，则要将申请的外设资源释放。虽然在AndroidThings中，Activity被销毁的情况相对来说比较少，但做为良好的编程习惯，还是要将这些代码添加进来。

至于代码中与Handler相关的操作，这是用来定时的，即控制LED灯闪烁。

Handler的post()方法是立即执行相关的代码，这里指定的是Runnable对象，而后面的postDelay()方法则在延迟指定的时间段(单位为毫秒)后开始执行Runnable对象。这样就实现了一般MCU中的定时操作。

Gpio的getValue()及setValue()用来读取及写入GPIO商品状态值，这些值是布尔类型，具体的含义则与Gpio.setActiveType()中指定的值息息相关。

编译、上传代码至开发板，LED灯开始闪烁

点灯完毕。

不过还有些事值得讨论，这里只说了GPIO的输出，GPIO也可以配置为输入，可以读取按键状态等信息，下面的代码片断演示了如何将GPIO配置为输入模式并使用中断来处理相关事件

public void configureInput(Gpio gpio) throws IOException {
    // Initialize the pin as an input
    gpio.setDirection(Gpio.DIRECTION_IN);
    // Low voltage is considered active
    gpio.setActiveType(Gpio.ACTIVE_LOW);

    // Register for all state changes
    gpio.setEdgeTriggerType(Gpio.EDGE_BOTH);
    gpio.registerGpioCallback(mGpioCallback);
}

private GpioCallback mGpioCallback = new GpioCallback() {
    @Override
    public boolean onGpioEdge(Gpio gpio) {
        // Read the active low pin state
        if (gpio.getValue()) {
            // Pin is LOW
        } else {
            // Pin is HIGH
        }

        // Continue listening for more interrupts
        return true;
    }

    @Override
    public void onGpioError(Gpio gpio, int error) {
        Log.w(TAG, gpio + ": Error event " + error);
    }
};

GpioCallback类定义了回调相关操作，用来处理不同的状态。

下面的代码则演示了如何来注册及注销相关的回调

public class HomeActivity extends Activity {
    private Gpio mGpio;
    ...

    @Override
    protected void onStart() {
        super.onStart();

        // Begin listening for interrupt events
        mGpio.registerGpioCallback(mGpioCallback);
    }

    @Override
    protected void onStop() {
        super.onStop();
        // Interrupt events no longer necessary
        mGpio.unregisterGpioCallback(mGpioCallback);
    }
}

补充一点，GPIO使用的是只是简单的状态检测，在处理按键时，有一个问题可能要考虑到，那就是抖动问题，如果没有硬件消抖，则需要用户使用代码来消除抖动。AndroidThings的三方库中包括一个button组件，可以直接使用，详情请参考https://github.com/androidthings/contrib-drivers。

GPIO库使用起来非常舒服，不止如此，只要掌握了GPIO的运行模式，后面的PWM、I2C等操作，基本模式是一致的。

下一节来点个1602屏。

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