如何在linux系统环境下调用shell命令控制GPIO输入输出

# 如何在Linux系统环境下调用shell命令控制GPIO输入输出

## 一、GPIO基础概念

GPIO（General Purpose Input/Output）是通用输入输出接口的简称，在嵌入式系统和单板计算机（如树莓派、BeagleBone等）中被广泛使用。通过GPIO可以：
- 读取数字信号（高/低电平）
- 输出数字信号
- 部分支持PWM输出

## 二、Linux下的GPIO控制方式

在Linux系统中，主要通过以下两种方式操作GPIO：

1. **sysfs接口**（传统方式，适用于大多数系统）
2. **字符设备接口**（新版推荐方式，需内核4.8+）

本文将重点介绍通过shell命令操作sysfs接口的方法。

## 三、sysfs接口操作步骤

### 1. 确认GPIO编号
不同设备的GPIO编号规则不同：
- 树莓派：使用BCM编号（如GPIO17）
- 其他设备：可能需要换算物理引脚到系统编号

### 2. 导出GPIO
```bash
# 以GPIO17为例
echo 17 > /sys/class/gpio/export

3. 设置方向

# 设置为输出模式
echo out > /sys/class/gpio/gpio17/direction

# 设置为输入模式
echo in > /sys/class/gpio/gpio17/direction

4. 读写操作

# 输出高电平
echo 1 > /sys/class/gpio/gpio17/value

# 输出低电平
echo 0 > /sys/class/gpio/gpio17/value

# 读取输入值
cat /sys/class/gpio/gpio17/value

5. 取消导出（使用完成后）

echo 17 > /sys/class/gpio/unexport

四、实用脚本示例

1. LED控制脚本

#!/bin/bash
GPIO=17

# 初始化
echo $GPIO > /sys/class/gpio/export
echo out > /sys/class/gpio/gpio$GPIO/direction

# 闪烁3次
for i in {1..3}
do
    echo 1 > /sys/class/gpio/gpio$GPIO/value
    sleep 1
    echo 0 > /sys/class/gpio/gpio$GPIO/value
    sleep 1
done

# 清理
echo $GPIO > /sys/class/gpio/unexport

2. 按钮状态检测

#!/bin/bash
GPIO=18

echo $GPIO > /sys/class/gpio/export
echo in > /sys/class/gpio/gpio$GPIO/direction

while true
do
    val=$(cat /sys/class/gpio/gpio$GPIO/value)
    if [ $val -eq 1 ]; then
        echo "Button pressed!"
    fi
    sleep 0.1
done

五、注意事项

1. 权限问题：普通用户可能需要sudo权限或加入gpio用户组
2. 内核版本：较新内核推荐使用libgpiod工具
3. 引脚复用：部分GPIO可能被其他功能占用，需先解除复用
4. 电气特性：注意电压匹配和电流限制，避免损坏设备

六、进阶建议

1. 对于复杂项目，建议使用Python的RPi.GPIO或libgpiod库
2. 考虑使用systemd服务管理GPIO初始化
3. 重要应用建议添加硬件去抖电路

”`

（全文约700字）