go语言代码输出动态库 go 编写动态库

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【原创】树莓派3B开发Go语言（四）-自写库实现pwm输出

在前一小节中介绍了点亮第一个LED灯，这里我们准备进阶尝试下，输出第一段PWM波形。（PWM也就是脉宽调制，一种可调占空比的技术，得到的效果就是：如果用示波器测量引脚会发现有方波输出，而且高电平、低电平的时间是可调的。）

这里爪爪熊准备写成一个golang的库，并开源到github上，后续更新将直接更新到github中，如果你有兴趣可以和我联系。 github.com/dpawsbear/bear_rpi_go

我在很多的教程中都看到说树莓派的PWM（硬件）只有一个GPIO能够输出，就是 GPIO1 。这可是不小的打击，因为我想使用至少四个 PWM ，还是不死心，想通过硬件手册上找寻蛛丝马迹，看看究竟怎么回事。

手册上找寻东西稍等下讲述，这里先提供一种方法测试树莓派3B 的 PWM 方法：用指令控制硬件PWM。

这里通过指令的方式掌握了基本的pwm设置技巧，决定去翻一下手册看看到底PWM怎么回事，这里因为没有 BCM2837 的手册，根据之前文章引用官网所说， BCM2835 和 BCM2837 应该是一样的。这里我们直接翻阅 BCM2835 的手册，直接找到 PWM 章节。找到了如下图：

图中可以看到在博通的命名规则中 GPIO 12、13、18、19、40、41、45、52、53 均可以作为PWM输出。但是只有两路PWM0 PWM1。根据我之前所学知识，不出意外应该是PWM0 和 PWM1可以输出不一样的占空比，但是频率应该是一样的。因为没有示波器，暂时不好测试。先找到下面对应图：

根据以上两个图对比可以发现如下规律：

对照上面的表可以看出从 BCM2837 中印出来的能够使用在PWM上的就这几个了。

为了验证个人猜想是否正确，这里先直接使用指令的模式，模拟配置下是否能够正常输出。

通过上面一系列指令模拟发现，（GPIO1、GPIO26）、（GPIO23、GPIO24）是绑定在一起的，调节任意一个，另外一个也会发生变化。也即是PWM0、PWM1虽然输出了两路，可以理解成两路其实都是连在一个输出口上。这里由于没有示波器或者逻辑分析仪这类设备（仅有一个LED灯），所以测试很简陋，下一步是使用示波器这类东西对频率以及信号稳定性进行下测试。

小节：树莓派具有四路硬件输出PWM能力，但是四路中只能输出两个独立（占空比独立）的PWM，同时四路输出的频率均是恒定的。

上面大概了解清楚了树莓派3B的PWM结构，接下来就是探究如何使用Go语言进行设置。

因为拿到了手册，这里我想直接操作寄存器的方式进行设置，也是顺便学习下Go语言处理寄存器的过程。首先需要拿到pwm 系列寄存器的基地址，但是翻了一圈手册，发现只有偏移，没有找到基地址。

经过了一段时间的努力后，决定写一个树莓派3B golang包开源放在github上，只需要写相关程序进行调用就可以了，以下是相关demo（pwm）（在GPIO.12 上输出PWM波，放上LED灯会有呼吸灯的效果，具体多少频率还没有进行测试）

以下是demo(pwm) 源码

相关问答

Q1: go语言如何调用c函数

直接嵌入c源代码到go代码里面

package main

#include stdio.h

void myhello(int i) {

printf("Hello C: %d\n", i);

}

import "C"

import "fmt"

func main() {

C.myhello(C.int(12))

fmt.Println("Hello Go");

}

需要注意go语言代码输出动态库的是C代码必须放在注释里面

import "C"语句和前面go语言代码输出动态库的C代码之间不能有空行

运行结果

$ go build main.go ./main

Hello C: 12

Hello Go

分开c代码到单独文件

嵌在一起代码结构不是很好看go语言代码输出动态库，很多人包括我go语言代码输出动态库，还是喜欢把两个分开，放在不同go语言代码输出动态库的文件里面，显得干净，go源文件里面是go的源代码，c源文件里面是c的源代码。

$ ls

hello.c hello.h main.go

$ cat hello.h

void hello(int);

$ cat hello.c

#include stdio.h

void hello(int i) {

printf("Hello C: %d\n", i);

}

$ cat main.go

package main

// #include "hello.h"

import "C"

import "fmt"

func main() {

C.hello(C.int(12))

fmt.Println("Hello Go");

}

编译运行

$ go build ./main

Hello C: 12

Hello Go

编译成库文件

如果c文件比较多，最好还是能够编译成一个独立的库文件，然后go来调用库。

$ find mylib main

mylib

mylib/hello.h

mylib/hello.c

main

main/main.go

编译库文件

$ cd mylib

# gcc -fPIC -shared -o libhello.so hello.c

编译go程序

$ cd main

$ cat main.go

package main

// #cgo CFLAGS: -I../mylib

// #cgo LDFLAGS: -L../mylib -lhello

// #include "hello.h"

import "C"

import "fmt"

func main() {

C.hello(C.int(12))

fmt.Println("Hello Go");

}

$ go build main.go

运行

$ export LD_LIBRARY_PATH=../mylib

$ ./main

Hello C: 12

Hello Go

在我们的例子中，库文件是编译成动态库的，main程序链接的时候也是采用的动态库

$ ldd main

linux-vdso.so.1 = (0x00007fffc7968000)

libhello.so = ../mylib/libhello.so (0x00007f513684c000)

libpthread.so.0 = /lib64/libpthread.so.0 (0x00007f5136614000)

libc.so.6 = /lib64/libc.so.6 (0x00007f5136253000)

/lib64/ld-linux-x86-64.so.2 (0x000055d819227000)

理论上讲也是可以编译成整个一静态链接的可执行程序，由于我的机器上缺少静态链接的系统库，比如libc.a，所以只能编译成动态链接。

Q2: golang编译so动态库加载失败

Golang编译so动态库加载失败的原因可能有很多，首先，检查动态库文件是否正确安装，其次，检查编译选项是否正确，比如-shared参数是否被正确设置，最后，追踪运行时出现的导致加载失败的错误，可能是某个符号没有被找到或者版本不匹配等情况。

Q3: Go语言输出打印--排坑

一.几种公共方法

1)Print: 输出到控制台(不接受任何格式化，它等价于对每一个操作数都应用 %v)

print 在golang中是属于输出到标准错误流中并打印,官方不建议写程序时候用它。可以再debug时候用

2)Println: 输出到控制台并换行

3)Printf : 只可以打印出格式化的字符串。只可以直接输出字符串类型的变量（不可以输出整形变量和整形等）

4)Sprintf：格式化并返回一个字符串而不带任何输出

5)Fprintf：来格式化并输出到 io.Writers 而不是 os.Stdout

二.带占位符输出--网址：

和python差不多的道理，这里简单补充

v 值的默认格式

%+v 添加字段名(如结构体)

%#v　相应值的Go语法表示

%T 相应值的类型的Go语法表示

%% 字面上的百分号，并非值的占位符

%c 相应Unicode码点所表示的字符

%x 十六进制表示，字母形式为小写 a-f

%X 十六进制表示，字母形式为大写 A-F

%U Unicode格式：U+1234，等同于 "U+%04X"

Q4: 如何在golang 中调用c的静态库或者动态库

Cgo 使得Go程序能够调用C代码. cgo读入一个用特别的格式写的Go语言源文件, 输出Go和C程序, 使得C程序能打包到Go语言的程序包中.

举例说明一下. 下面是一个Go语言包, 包含了两个函数 -- Random 和 Seed -- 是C语言库中random和srandom函数的马甲.

package rand

#include stdlib.h

*/ import "C" func Random() int { return int(C.random()) } func Seed(i int) { C.srandom(C.uint(i)) }

我们来看一下这里都有什么内容. 开始是一个包的导入语句.

rand包导入了"C"包, 但你会发现在Go的标准库里没有这个包. 那是因为C是一个"伪包", 一个为cgo引入的特殊的包名, 它是C命名空间的一个引用.

rand 包包含4个到C包的引用: 调用 C.random和C.srandom, 类型转换 C.uint(i)还有引用语句.

Random函数调用libc中的random函数, 然后回返结果. 在C中, random返回一个C类型的长整形值, cgo把它轮换为C.long. 这个值必需转换成Go的类型, 才能在Go程序中使用. 使用一个常见的Go类型转换:

func Random() int { return int(C.random()) }

这是一个等价的函数, 使用了一个临时变量来进行类型转换:

func Random() int { var r C.long = C.random() return int(r) }

Seed函数则相反. 它接受一个Go语言的int类型, 转换成C语言的unsigned int类型, 然后传递给C的srandom函数.

func Seed(i int) { C.srandom(C.uint(i)) }

需要注意的是, cgo中的unsigned int类型写为C.uint; cgo的文档中有完整的类型列表.

这个例子中还有一个细节我们没有说到, 那就是导入语句上面的注释.

#include stdlib.h

*/ import "C"

Cgo可以识别这个注释, 并在编译C语言程序的时候将它当作一个头文件来处理. 在这个例子中, 它只是一个include语句, 然而其实它可以是使用有效的C语言代码. 这个注释必需紧靠在import "C"这个语句的上面, 不能有空行, 就像是文档注释一样.

Strings and things

与Go语言不同, C语言中没有显式的字符串类型. 字符串在C语言中是一个以0结尾的字符数组.

Go和C语言中的字符串转换是通过C.CString, C.GoString,和C.GoStringN这些函数进行的. 这些转换将得到字符串类型的一个副本.

下一个例子是实现一个Print函数, 它使用C标准库中的fputs函数把一个字符串写到标准输出上:

package print // #include stdio.h // #include stdlib.h import "C" import "unsafe" func Print(s string) { cs := C.CString(s) C.fputs(cs, (*C.FILE)(C.stdout)) C.free(unsafe.Pointer(cs)) }

在C程序中进行的内存分配是不能被Go语言的内存管理器感知的. 当你使用C.CString创建一个C字符串时(或者其它类型的C语言内存分配), 你必需记得在使用完后用C.free来释放它.

调用C.CString将返回一个指向字符数组开始处的指错, 所以在函数退出前我们把它转换成一个unsafe.Pointer(Go中与C的void 等价的东西), 使用C.free来释放分配的内存. 一个惯用法是在分配内存后紧跟一个defer(特别是当这段代码比较复杂的时候), 这样我们就有了下面这个Print函数:

func Print(s string) { cs := C.CString(s) defer C.free(unsafe.Pointer(cs)) C.fputs(cs, (*C.FILE)(C.stdout)) }

构建 cgo 包

如果你使用goinstall, 构建cgo包就比较容易了, 只要调用像平常一样使用goinstall命令, 它就能自动识别这个特殊的import "C", 然后自动使用cgo来编译这些文件.

如果你想使用Go的Makefiles来构建, 那在CGOFILES变量中列出那些要用cgo处理的文件, 就像GOFILES变量包含一般的Go源文件一样.

rand包的Makefile可以写成下面这样:

include $(GOROOT)/src/Make.inc

TARG=goblog/rand

CGOFILES=\ rand.go\ include $(GOROOT)/src/Make.pkg

然后输入gomake开始构建.

更多 cgo 的资源

cgo的文档中包含了关于C伪包的更多详细的说明, 以及构建过程. Go代码树中的cgo的例子给出了更多更高级的用法.

一个简单而又符合Go惯用法的基于cgo的包是Russ Cox写的gosqlite. 而Go语言的网站上也列出了更多的的cgo包.