嵌入式gpio点亮led灯详解

嵌入式系统中，GPIO（General Purpose Input Output）是通用输入输出引脚，可以用于控制外部设备的状态。LED灯是常见的外部设备之一，可以通过GPIO点亮。

下面是点亮LED灯的详细步骤：

1. 确定LED灯的连接方式，即将LED的正极连接到GPIO引脚，将负极连接到地。有些LED灯还需要加上一个限流电阻，以避免电流过大损坏LED。

2. 在嵌入式系统中，通过GPIO控制寄存器（GPIO control register）设置GPIO引脚的工作模式。一般来说，需要将GPIO引脚设置为输出模式（output mode）。

3. 将GPIO引脚的输出状态设置为高电平（high level），即将GPIO寄存器中相应的位设置为1，这样LED灯就会点亮。

下面是一个简单的C语言程序，用于点亮GPIO引脚连接的LED灯：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <fcntl.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/mman.h>

#define GPIO_BASE 0x3F200000 // GPIO控制器的物理地址
#define GPIO_SIZE 0x1000 // GPIO控制器的大小

#define GPIO_PIN 17 // GPIO引脚号

int main()
{
    // 打开/dev/mem文件获取内存映射地址
    int fd = open("/dev/mem", O_RDWR | O_SYNC);
    if (fd < 0) {
        perror("open");
        exit(1);
    }

    // 映射GPIO控制器的物理地址
    void *gpio_map = mmap(
        NULL,
        GPIO_SIZE,
        PROT_READ | PROT_WRITE,
        MAP_SHARED,
        fd,
        GPIO_BASE
    );
    if (gpio_map == MAP_FAILED) {
        perror("mmap");
        exit(1);
    }

    // 根据GPIO引脚号计算GPIO寄存器的偏移地址
    unsigned int *gpio = (unsigned int *)gpio_map;
    int gpio_offset = GPIO_PIN / 32;
    int gpio_bit = GPIO_PIN % 32;
    unsigned int gpio_mask = 1 << gpio_bit;

    // 将GPIO引脚设置为输出模式
    gpio[gpio_offset] |= (1 << (gpio_bit + 1));

    // 将GPIO引脚的输出状态设置为高电平
    gpio[gpio_offset + 7] |= gpio_mask;

    // 休眠1秒钟
    sleep(1);

    // 将GPIO引脚的输出状态设置为低电平
    gpio[gpio_offset + 10] |= gpio_mask;

    // 取消内存映射
    munmap(gpio_map, GPIO_SIZE);

    // 关闭/dev/mem文件
    close(fd);

    return 0;
}

这个程序使用了内存映射（memory mapping）技术，将GPIO控制器的物理地址映射到用户空间的虚拟地址，方便对GPIO寄存器进行读写操作。程序中使用了sleep函数来让LED灯保持点亮状态1秒钟，然后再将LED灯熄灭。