[發明專利]一種在Linux操作系統用戶空間下控制GPIO端口的方法和設備

在審

• 申請號: 202110686067.5
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113360431A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 錢亞平
• 申請（專利權）人: 南京中消安全技術有限公司
• 主分類號: G06F13/20
• 分類號: G06F13/20;G06F13/40
• 代理公司: 天津垠坤知識產權代理有限公司 12248
• 代理人: 王忠瑋;趙玉琴

本發明公開了一種在Linux操作系統用戶空間下控制GPIO端口的方法和設備，應用于消防圖形顯示裝置，包括：消防圖形顯示裝置根據當前系統的運行狀態，生成對應的GPIO端口控制信息，將所述GPIO端口控制信息發送給C拓展的Python模塊。本發明通過控制參數發送給使用C/C++開發的Python拓展模塊，由該C拓展模塊改變當前進程的I/O特權級別，以實現對GPIO端口的完全控制，避免相關技術中消防圖形顯示裝置直接與GPIO驅動程序進行通訊的方式，減少Linux系統從用戶態到內核態的切換開銷，從而降低GPIO端口狀態控制的復雜度，解決了以接口的方式實現控制過程，需要用戶程序頻繁從用戶態到內核態的切換，存在上下文切換的開銷，進而造成GPIO操作響應不及時、延誤等的問題。

技術領域

本發明涉及消防控制室通用技術領域，具體為一種在Linux操作系統用戶空間下控制GPIO端口的方法和設備。

背景技術

GB50116標準規定，集中火災報警系統、控制中心報警系統中的消防控制室或消防控制中心，至少由火災報警控制器、消防聯動控制器、消防控制室圖形顯示裝置或其他組合設備組成，消防控制室應能監控并顯示建筑消防設施運行狀態信息、顯示消防安全管理信息，并向城市消防遠程監控系統傳輸相關信息，消防圖形顯示裝置是常用的設備之一，消防控制室應有信息傳輸指示燈，在處理和傳輸信息時，該指示燈應閃亮，在得到監控中心的正確接收確認后，該指示燈常亮并保持直至該狀態復位，當信息傳送失敗時應有聲、光指示。

目前，消防圖形顯示裝置實現對Linux操作系統下GPIO操作的方式存在三種：編寫GPIO字符驅動程序，加載到內核中，通過字符文件控制GPIO端口；應用層利用mmap函數，獲得GPIO物理基地址對應的虛擬地址指針，然后操作虛擬地址指針實現對GPIO端口的控制；利用文件IO操作GPIO/sys/class/gpio的設備文件節點文件，以控制對應的GPIO端口狀態。

由于上述控制過程中消防圖形顯示裝置是以接口的方式提供控制接口，通過控制接口實現對GPIO端口的控制，但是以接口的方式實現控制過程，需要用戶程序頻繁從用戶態到內核態的切換，存在上下文切換的開銷，進而造成GPIO操作響應不及時、延誤等，因此，目前急需一種能夠在Linux操作系統用戶空間下控制GPIO端口的方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種在Linux操作系統用戶空間下控制GPIO端口的方法和設備，具備穩定性和及時性的優點，解決了以接口的方式實現控制過程，需要用戶程序頻繁從用戶態到內核態的切換，存在上下文切換的開銷，進而造成GPIO操作響應不及時、延誤等的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種在Linux操作系統用戶空間下控制GPIO端口的方法，應用于消防圖形顯示裝置，包括：消防圖形顯示裝置根據當前系統的運行狀態，生成對應的GPIO端口控制信息，將所述GPIO端口控制信息發送給C拓展的Python模塊，以控制對應GPIO端口的狀態，所述Python(C+C++)拓展模塊包括解析控制指令、改變當前進程的I/O特權級別、進入IO配置空間、獲取GPIO寄存器基地址、根據控制信息，控制對應的GPIO口和恢復當前進程的I/O特權級別。

優選的，所述GPIO端口與數據傳輸LED連接，所述消防圖形顯示裝置根據系統當前狀態，生成對應的GPIO端口控制信息。

優選的，所述GPIO端口控制信息發送給C拓展模塊，包括：將控制命令發送給C拓展模塊，C拓展模塊改變當前進程的I/O特權級別，來控制GPIO端口。

優選的，所述還包括利用Python(C/C++)拓展模塊命令對所述GPIO端口控制方法進行調試。

優選的，所述消防圖形顯示裝置通過控制指令與C+C++Python拓展模塊連接并傳輸至數據傳輸LED。

優選的，所述設備包括外殼、電路板、存儲器和用于存儲的計算機程序，計算機程序通過處理器完成控制方法。