rk3568 | 瑞芯微平台GPIO引脚驱动编写

Posted 2023-02-19 一口Linux

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了rk3568 | 瑞芯微平台GPIO引脚驱动编写相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

最近在玩瑞芯微平台的产品，移植了几个设备的驱动，遇到了一些问题，总结后发现大部分问题都出在了GPIO配置的问题上，写下本篇文章，用来分享一下调试的心得。

有喜欢瑞芯微的朋友，可以加我好友，拉你进群，一起学习进步。

0、前言

本文基于rk3568平台。

要查看rk3568 GPIO分组及地址信息，需要查看TRM手册，下载地址：

http://opensource.rock-chips.com

也可以公-众-号后台回复：rxw
可获取更丰富的资料。

一、RXW-GPIO介绍

GPIO(General Purpose Input/Output Port)：通用输入输出端口。

除作为一般的输入/输出功能外，还可以配置为中断和模拟UART、CAN、PWM、I2C、SDMMC、CLK等功能。

1. GPIO分组

一共有5组GPIO(GPIO0~4)，每组GPIO为一个Bank，共32个引脚。
每个Bank包括4个 **Group (GPIOA(0~7) ~ D( 0~7)) **。
RK3568共160个GPIO引脚。

GRF（General Register Files）做了分组，

 PMU_GRF, used for always on logic control
 CPU_GRF, used for always on system
 DDR_GRF, used for DDR system
 PIPE_GRF, used for pipe interface controller，
 SYS_GRF, used for general system
 PIPEPHY_GRF,used for pipe interface phy
 USBPHY_U3_GRF,used for usb3 phy
 USBPHY_U2_GRF,used for usb2 phy
 EDP_PHY_GRF,used for eDP PHY control
 PCIEPHY_GRF,used for pcie3.0 phy
 USB_GRF,used for usb2 host controller

要查找GPIO对应的配置寄存器地址，必须知道他属于哪个分组：

2. GPIO引脚号计算方式：

pins = 32*bank_num + 8*group + x
bank_num : 0 ~ 4，对应GPIO 0~4
group    : 0 ~ 3，对应GPIO A~D

例如GPIO2 A2：

GPIO2_A2 = 32*2 + 8*0 + 2 = 66

由上图可得：

gpio0 bank属于PMU分组，基地址：0xFDC20000
gpio0~4 bank 属于SYS分组，基地址：0xFDC60000
GPIO0 bank控制pin0~31
GPIO1 bank控制pin32~63
GPIO2 bank控制pin64~95
GPIO3 bank控制pin96~127
GPIO4 bank控制pin128~159

通过上图，很方便查找到对应的GPIO引脚号以及IOMUX control寄存器地址。
一口君还画了下面这个图，大家根据自己喜好，看看哪一个比较好：

3. sys文件查看pin与gpio号之间映射

也可以用debugfs来查看pin与gpio号之间映射关系

rk3568_r:/sys/kernel/debug/pinctrl/pinctrl-rockchip-pinctrl # cat pins
cat pins
registered pins: 160
## GPIO 0_*包括的GPIO
pin 0 (gpio0-0)
pin 1 (gpio0-1)
pin 2 (gpio0-2)
pin 3 (gpio0-3)
pin 4 (gpio0-4)
pin 5 (gpio0-5)
pin 6 (gpio0-6)
pin 7 (gpio0-7)
pin 8 (gpio0-8)
……
## GPIO 1_*包括的GPIO
pin 32 (gpio1-0)
pin 33 (gpio1-1)
pin 34 (gpio1-2)
pin 35 (gpio1-3)
pin 36 (gpio1-4)
pin 37 (gpio1-5)
pin 38 (gpio1-6)
pin 39 (gpio1-7)
pin 40 (gpio1-8)
……
## GPIO 2_*包括的GPIO
pin 64 (gpio2-0)
pin 65 (gpio2-1)
pin 66 (gpio2-2)
pin 67 (gpio2-3)
pin 68 (gpio2-4)
pin 69 (gpio2-5)
pin 70 (gpio2-6)
pin 71 (gpio2-7)
pin 72 (gpio2-8)
……
## GPIO 3_*包括的GPIO
pin 96 (gpio3-0)
pin 97 (gpio3-1)
pin 98 (gpio3-2)
pin 99 (gpio3-3)
pin 100 (gpio3-4)
pin 101 (gpio3-5)
pin 102 (gpio3-6)
pin 103 (gpio3-7)
pin 104 (gpio3-8)
……
## GPIO 2_*包括的GPIO
pin 128 (gpio4-0)
pin 129 (gpio4-1)
pin 130 (gpio4-2)
pin 131 (gpio4-3)
pin 132 (gpio4-4)
pin 133 (gpio4-5)
pin 134 (gpio4-6)
pin 135 (gpio4-7)
pin 136 (gpio4-8)
……
pin 159 (gpio4-31)

二、rk3568GPIO控制器驱动

1. gpio相关api

Linux内核GPIO主要实现文件：

drivers/gpio/gpiolib.c         ## 新版API，基于描述符（descriptor-based）
drivers/gpio/gpiolib-legacy.c  ## 旧API
include/linux/gpio.h

GPIO子系统有两套API：

1. 基于描述符（descriptor-based）

前缀为：

gpiod_

参考：

Documentation/gpio/consumer.txt

1. 老版本接口（legacy）

前缀为：

gpio_

参考：

Documentation/gpio/gpio-legacy.txt

API对比:

功能	新版本接口	老版本接口
获取GPIO	gpiod_get()	gpio_request（）
释放GPIO	gpiod_put()	gpio_free（）
设置GPIO输入	gpiod_direction_input（）	gpio_direction_input（）
设置GPIO输出	gpiod_direction_output（）	gpio_direction_output（）
获取方向	gpiod_get_direction（）	gpio_get_direction（ )
获取输入值	gpiod_get_value（）	gpio_get_value（）
设置输出值	gpiod_set_value（）	gpio_set_value（）

2. rk3568 GPIO控制器驱动

GPIO控制器驱动实现文件：

drivers/pinctrl/pinctrl-rockchip.c

gpio涉及主要函数：

 kernel/drivers/gpio/gpio-rockchip.c

三、gpio驱动编写实例

下面以实际项目中的一个应用为例来讲解，如何在一个项目中增加一个控制GPIO的逻辑，一看就会。

0. 应用场景：

触摸屏GT1X，触摸屏的设备树和驱动官方均已提供，硬件信息比如INT、RST、I2C按照实例填写即可。

&i2c1 
	status = "okay";
	gt1x: gt1x@14 
		compatible = "goodix,gt1x";
		reg = <0x14>;

		interrupt-parent = <&gpio0>;
		interrupts = <RK_PD5 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;
			
		pinctrl-names = "default";
		pinctrl-0 = <&touch_gpio>;
		goodix,rst-gpio = <&gpio0 RK_PB6 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
		goodix,irq-gpio = <&gpio0 RK_PB5 IRQ_TYPE_LEVEL_LOW>;
	;	
;
【pinctrl信息】
&pinctrl 
…………
	touch 
		touch_gpio: touch-gpio 
			rockchip,pins =
				<0 RK_PB5 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_up>,
				<0 RK_PB6 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>,
		;
	;
…………
；

但是实际应用中，因为硬件设计需要，有一路点供电引脚AVDD需要由gpio2 A2来提供，

下面我们介绍一下如何再已有的设备树、驱动基础上添加这个GPIO的功能。

1. 设备树

首先我们需要添加该引脚的设备树信息，

gt1x: gt1x@14 
	……
 	goodix,ana-gpio = <&gpio2 RK_PA2 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
 	……

&pinctrl 
…………
	touch 
		touch_gpio: touch-gpio 
			rockchip,pins =
				<0 RK_PB5 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_up>,
				<0 RK_PB6 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>,
				<2 RK_PA2 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>;
		;
	;
…………
；

其中添加的设备树节点含义如下：

<2 RK_PA2 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>;

2   RK_PA2     ： 表示gpio2 PA2，
RK_FUNC_GPIO   ： IOMUX，即要设置的该引脚的功能
pcfg_pull_none ：表示采用默认的驱动强度

RK_PA2、RK_FUNC_GPIO 定义位于：

[include/dt-bindings/pinctrl/rockchip.h]
#define RK_GPIO0	0
#define RK_GPIO1	1
#define RK_GPIO2	2
#define RK_GPIO3	3
#define RK_GPIO4	4
#define RK_GPIO6	6

#define RK_PA0		0
#define RK_PA1		1
#define RK_PA2		2
#define RK_PA3		3
#define RK_PA4		4
……………………
#define RK_PD6		30
#define RK_PD7		31

#define RK_FUNC_GPIO	0
#define RK_FUNC_0	0
#define RK_FUNC_1	1
#define RK_FUNC_2	2
#define RK_FUNC_3	3
……………………
#define RK_FUNC_15	15

pcfg_pull_none 定义位于:

[arch/arm64/boot/dts/rockchip/rockchip-pinconf.dtsi]
&pinctrl 
	……………………
	/omit-if-no-ref/
	pcfg_pull_none: pcfg-pull-none 
		bias-disable;
	;

	/omit-if-no-ref/
	pcfg_pull_none_drv_level_0: pcfg-pull-none-drv-level-0 
		bias-disable;
		drive-strength = <0>;
	;

	/omit-if-no-ref/
	pcfg_pull_none_drv_level_1: pcfg-pull-none-drv-level-1 
		bias-disable;
		drive-strength = <1>;
	;
	……………………	
;

如果gpio的驱动强度不够，可以修改对应属性。

2. 驱动代码编写

我们把所有GPIO操作相关代码抽取出来如下：

定义

int gt1x_ana_gpio;
#define GTP_ANA_PORT gt1x_ana_gpio

	ret = gpio_request(GTP_ANA_PORT, "GTP_ANA_PORT");
	if (ret < 0) 
		GTP_ERROR("Failed to request GPIO:%d, ERRNO:%d", (s32) GTP_ANA_PORT, ret);
		return ret;

控制电平

拉高:
gpio_direction_output(GTP_ANA_PORT, 1);
拉低:
gpio_direction_output(GTP_ANA_PORT, 0);

释放

		if (gpio_is_valid(gt1x_ana_gpio))
			gpio_free(gt1x_ana_gpio);

3. 添加到触摸屏GT1X驱动中

关于触摸屏驱动，一口君后面会写相应的文章来给大家详细讲解。

下面讲解一下，我是如何将GPIO的操作移植到gt1x驱动中的。

瑞芯微的sdk已经包含了触摸屏驱动：

drivers/input/touchscreen/gt1x/
├── gt1x.c
├── gt1x_cfg.h
├── gt1x_extents.c
├── gt1x_firmware.h
├── gt1x_generic.c
├── gt1x_generic.h
├── gt1x.h
├── gt1x_tools.c
├── gt1x_update.c
├── GT5688_Config_20170713_1080_1920.cfg
└── Makefile

0 directories, 11 files

1. 增加该GPIO变量定义

[drivers/input/touchscreen/gt1x/gt1x.h]
#define GTP_ANA_PORT gt1x_ana_gpio

[drivers/input/touchscreen/gt1x/gt1x.c]
int gt1x_ana_gpio;

1. 设备解析函数gt1x_parse_dt()，添加解析该引脚的代码

[drivers/input/touchscreen/gt1x/gt1x.c]
302 static int gt1x_parse_dt(struct device *dev) 
303 
		…………
325 	gt1x_ana_gpio = of_get_named_gpio(np, "goodix,ana-gpio", 0);

326	+	if (!gpio_is_valid(gt1x_int_gpio) || !gpio_is_valid(gt1x_rst_gpio) || !gpio_is_valid(gt1x_ana_gpio)) 
327	+		GTP_ERROR("Invalid GPIO, irq-gpio:%d, rst-gpio:%d,ana_gpio:%d",
328	+			gt1x_int_gpio, gt1x_rst_gpio,gt1x_ana_gpio);
329 		return -EINVAL;
330 	
331	+    printk("gt1x gpio int=%d rst=%d ana=%d\\n",gt1x_int_gpio,gt1x_rst_gpio,gt1x_ana_gpio);
………………

1. 在函数gt1x_request_io_port()中增加申请申请该GPIO资源的代码

400 static s32 gt1x_request_io_port(void)
401 
402     s32 ret = 0;
…………………………
421     GTP_GPIO_AS_INPUT(GTP_RST_PORT);
+	ret = gpio_request(GTP_ANA_PORT, "GTP_ANA_PORT");
+	if (ret < 0) 
+		GTP_ERROR("Failed to request GPIO:%d, ERRNO:%d", (s32) GTP_ANA_PORT, ret);
+		gpio_free(GTP_INT_PORT);
+		gpio_free(GTP_RST_PORT);
+		return ret;
+	
422     return 0;
423

1. 在释放GPIO和中断的函数gt1x_remove_gpio_and_power()释放该gpio资源

384 static void gt1x_remove_gpio_and_power(void)
385 
386     if (gpio_is_valid(gt1x_int_gpio))
387         gpio_free(gt1x_int_gpio);
388 
389     if (gpio_is_valid(gt1x_rst_gpio))
390         gpio_free(gt1x_rst_gpio);
391 
+		if (gpio_is_valid(gt1x_ana_gpio))
+			gpio_free(gt1x_ana_gpio);
392     if (gt1x_i2c_client && gt1x_i2c_client->irq)
393         free_irq(gt1x_i2c_client->irq, gt1x_i2c_client);
394

1. 在什么位置控制该GPIO？

触摸屏上电时序图：

由上图可知，上电的时候，必须首先把AVDD拉高，然后才能继续后续的操作。

之前的驱动是借用系统的电，但是本例是用GPIO来提供这个电。

触摸屏驱动已经写好了相应的架构，AVDD上电/关闭均封装到了函数gt1x_power_switch()，

系统上电初始化会调用该函数，

s32 gt1x_init(void)

	/* power on */
	gt1x_power_switch(SWITCH_ON);

同时当屏幕息屏的时候pm子系统会通过对应的回调函数，调用休眠函数gt1x_pm_suspend()，唤醒屏幕会调用gt1x_pm_resume()，

static const struct dev_pm_ops gt1x_ts_pm_ops = 
	.suspend = gt1x_pm_suspend,
	.resume = gt1x_pm_resume,
;

他们也会在何时的实际调用gt1x_power_switch()，

我们只需要在该函数中加上GPIO拉高、拉低的操作即可。

365 int gt1x_power_switch(int on)
366 
367     int ret;
368     struct i2c_client *client = gt1x_i2c_client;
369 
370    // if (!client || !vdd_ana)  注释掉
371     //    return -1;
372 
373     if (on) 
374         GTP_DEBUG("GTP power on.");
375        // ret = regulator_enable(vdd_ana);注释掉
 +          GTP_GPIO_OUTPUT(GTP_ANA_PORT, 1);      
376      else 
377         GTP_DEBUG("GTP power off.");
378        // ret = regulator_disable(vdd_ana);注释掉
+           GTP_GPIO_OUTPUT(GTP_ANA_PORT, 0);
379     
380     return ret;
381 
382 #endif

1. 此外，原有的供电代码都需要删除。

298 //static struct regulator *vdd_ana; 

331 #if 0
332     vdd_ana = devm_regulator_get_optional(dev, "vdd_ana");
333     if (PTR_ERR(vdd_ana) == -ENODEV) 
334         GTP_ERROR("vdd_ana not specified, fallback to power-supply");
335         vdd_ana = devm_regulator_get_optional(dev, "power");
336         if (PTR_ERR(vdd_ana) == -ENODEV) 
337             GTP_ERROR("power not specified, ignore power ctrl");
338             vdd_ana = NULL;
339         
340     
341     if (IS_ERR(vdd_ana)) 
342         GTP_ERROR("regulator get of vdd_ana/power-supply failed");                                
343         return PTR_ERR(vdd_ana);
344     
345 #endif

四、查看已经申请了的GPIO

系统启动后，可以通过debugfs查看GPIO分配情况

rk3568_r:/sys/kernel/debug # cat gpio                                               
cat gpio                                                                            
gpiochip0: GPios 0-31, parent: platform/fdd60000.gpio, gpio0:                       
 gpio-5   (                    |vcc5v0_otg          ) out lo                        
 gpio-6   (                    |vcc5v0_host         ) out hi                        
 gpio-13  (                    |GTP_INT_IRQ         ) in  hi                        
 gpio-14  (                    |GTP_RST_PORT        ) out hi                        
 gpio-16  (                    |work                ) out lo                        
 gpio-17  (                    |vcc_camera          ) out hi                        
 gpio-18  (                    |hpd                 ) in  lo                        
……………………
gpiochip1: GPIOs 32-63, parent: platform/fe740000.gpio, gpio1:                      
                                                                                    
gpiochip2: GPIOs 64-95, parent: platform/fe750000.gpio, gpio2:                      
 gpio-66  (                    |GTP_ANA_PORT        ) out lo                        
 gpio-73  (                    |bt_default_rts      ) in  hi                        
 gpio-89  (                    |mdio-reset          ) out hi                        
 gpio-91  (                    |mdio-reset          ) out hi                        
 gpio-94  (                    |reset               ) out lo                                                                                          
……………………

可以看到设备树中的3个GPIO信息：

 gpio-13  (                    |GTP_INT_IRQ         ) in  hi                        
 gpio-14  (                    |GTP_RST_PORT        ) out hi  
 gpio-66  (                    |GTP_ANA_PORT        ) out lo

如果debugfs没有挂在，使用下面命令挂载

mount -t debugfs none /sys/kernel/debug

五、总结

实际上，GPIO编写还是很简单的，驱动不论多复杂，最终都还是由这些基本的函数来实现的，

这是因为在开发一个新的产品的时候，sdk中很多硬件的配置信息，往往是厂家自己出厂的一个demo板子的硬件信息，

而很多GPIO功能的配置可能和我们实际需求有差异，

经常出现某个设备的GPIO配置了，但是工作却不正常的情况发生，

烟瘾就是iomux并不是自己所需要的功能，

下一篇，给大家详细讲解，如何定位GPIO复用的问题。

以上是关于rk3568 | 瑞芯微平台GPIO引脚驱动编写的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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