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外设与接口：按键输入 (libgpiod)

news 2026/7/2 4:17:09

1 API 介绍

以下是处理 GPIO 中断事件的核心 API。

1.1 事件请求与监听

intgpiod_line_request_both_edges_events(structgpiod_line*line,constchar*consumer);

参数：
- line：gpiod_line对象指针。
- consumer：消费者名称（如"button-listener"）。
作用：将引脚配置为输入模式，同时监听上升沿（Rising Edge）和下降沿（Falling Edge）。
返回：成功返回0，失败返回-1。

1.2 等待事件（阻塞）

intgpiod_line_event_wait(structgpiod_line*line,conststructtimespec*timeout);

参数：
- line：已请求事件的gpiod_line对象指针。
- timeout：超时时间。传NULL表示无限等待（直到事件发生才唤醒，CPU 占用率为 0）。
作用：阻塞当前进程，等待中断事件。这是实现低功耗按键检测的核心。
返回：0表示超时，1表示有事件发生，-1表示发生错误。

1.3 读取事件详情

事件数据结构：

structgpiod_line_event{structtimespects;// 事件发生的时间戳（纳秒级精度）intevent_type;// 事件类型};

event_type 常用值：
- GPIOD_LINE_EVENT_RISING_EDGE：上升沿。
- GPIOD_LINE_EVENT_FALLING_EDGE：下降沿。

intgpiod_line_event_read(structgpiod_line*line,structgpiod_line_event*event);

参数：
- line：gpiod_line对象指针。
- event：指向struct gpiod_line_event的指针，用于接收事件数据。
返回：成功返回0，失败返回-1。

2 两种实现方案

2.1 轮询模式

代码如下：

#include<gpiod.h>#include<stdio.h>#include<time.h>// for nanosleep#defineCHIP_NAME"gpiochip3"#defineLINE_OFFSET5// GPIO3_A5#defineDEBOUNCE_MS20// 消抖时间窗口// 辅助函数：毫秒级延时voidmsleep(longms){structtimespects={.tv_sec=ms/1000,.tv_nsec=(ms%1000)*1000000};nanosleep(&ts,NULL);}intmain(){structgpiod_chip*chip=gpiod_chip_open_by_name(CHIP_NAME);structgpiod_line*line=gpiod_chip_get_line(chip,LINE_OFFSET);intval,last_val=1;// 假设初始状态为高（松开）// 1. 仅配置为输入模式 (不使用中断)if(gpiod_line_request_input(line,"debounce-worker")<0){perror("Request input failed");return-1;}while(1){// 2. 主动轮询当前值val=gpiod_line_get_value(line);// 3. 发现电平变化if(val!=last_val){// 4. 暂停 20ms，让信号飞一会儿（过滤噪声）msleep(DEBOUNCE_MS);// 5. 再次读取进行确认 (Double Check)intstable_val=gpiod_line_get_value(line);if(stable_val==val){// 如果20ms后电平依然没变，认为是有效按键if(stable_val==0)printf(">>> Button PRESSED (Stable)\n");elseprintf(" Button RELEASED (Stable)\n");last_val=stable_val;// 更新状态机}}// 6. 降低轮询频率，保护 CPU (至关重要)msleep(10);}gpiod_line_release(line);gpiod_chip_close(chip);return0;}

2.1 中断模式

利用内核中断机制，程序不需要时刻盯着引脚，而是挂起等待内核唤醒。

代码如下：

#include<gpiod.h>#include<stdio.h>#include<stdlib.h>// for system()#defineCHIP_NAME"gpiochip0"#defineLINE_OFFSET14// GPIO0_B6 (Group 1 * 8 + 6 = 14)intmain(){structgpiod_chip*chip;structgpiod_line*line;structgpiod_line_eventevent;// 1. 基础初始化chip=gpiod_chip_open_by_name(CHIP_NAME);line=gpiod_chip_get_line(chip,LINE_OFFSET);// 2. 请求监测双边沿事件 (关键 API)if(gpiod_line_request_both_edges_events(line,"button-listener")<0){perror("Request events failed");return-1;}printf("Waiting for events on %s line %d...\n",CHIP_NAME,LINE_OFFSET);while(1){// 3. 阻塞等待事件，无超时 (NULL)，CPU 占用 0%if(gpiod_line_event_wait(line,NULL)>0){// 4. 读取具体事件gpiod_line_event_read(line,&event);// 5. 区分按下还是松开if(event.event_type==GPIOD_LINE_EVENT_FALLING_EDGE){printf("[Timestamp: %ld] Button PRESSED\n",event.ts.tv_sec);// 业务逻辑：例如 system("/usr/bin/restart_app.sh &");}else{printf("[Timestamp: %ld] Button RELEASED\n",event.ts.tv_sec);}}}gpiod_line_release(line);gpiod_chip_close(chip);return0;}