Linux驱动开发pinctrl子系统和gpio子系统

Posted 2022-12-09 XXX_UUU_XXX

Linux驱动分离与分层的产物：pinctrl子系统和gpio子系统

pinctrl子系统

设置pin引脚的复用和电气属性

主要工作内容：

1. 获取设备树中 pin 信息
2. 根据获取到的 pin 信息来设置 pin 的复用功能
3. 根据获取到的 pin 信息来设置 pin 的电气特性，比如上/下拉、速度、驱动能力等

pinctrl设备树绑定信息可以参考Linux内核路径/Documentation/devicetree/bindings/pinctrl/xxx-pinctrl.txt

设备树中添加pinctrl节点

在设备中检查PIN是否被多个外设使用。

• 检查pinctrl的设置
• 如果PIN被设置为GPIO，检查gpio是否被别的外设使用

示例：I.MX SOC，在iomuxc节点下，

节点前缀一定要为pinctrl_

// 创建节点
pinctrl_test: testgrp
    // 创建属性
    fsl,pins = <
        // MX6UL_PAD_UART1_RTS_B__GPIO1_IO19 0X17059   复用功能 电气特性
        MX6UL_PAD_UART1_RTS_B__GPIO1_IO19 0X17059
    >;
;

MX6UL_PAD_UART1_RTS_B__GPIO1_IO19，UART1_RTS_B 做为 SD 卡的检测引脚，UART1_RTS_B 复用为 GPIO1_IO19。查看芯片手册可知。

# define MX6UL_PAD_UART1_RTS_B__GPIO1_IO19         0x0090 0x031C 0x0000 0x5 0x0

<mux_reg     conf_reg     input_reg     mux_mode     input_val>

0x0090         0x031C      0x0000          0x5                 0x0

• 和根据芯片手册中数据对应
• mux_reg 寄存器偏移地址，iomuxc节点首地址0x020e0000，因此UART1_RTS_B这个PIN的mux寄存器地址 就是：0x020e0000+0x0090=0x020e 0090
• conf_reg 寄存器偏移地址，0x020e0000+0x031c=0x020e031c，这个寄存器就是UART1_RTS_B的电气属性配置寄存器。0x17059：为电气属性配置寄存器的值
• input_reg 寄存器偏移地址，有些外设有 input_reg 寄存器，有 input_reg 寄存器的 外设需要配置 input_reg 寄存器。没有的话就不需要设置
• mux_mode  复用值，寄存器值，0x5表示复用为GPIO1_IO19，将其写入0x020e 0090
• input_reg 寄存器值，在这里无效，为0

gpio子系统

pinctrl子系统将一个PIN复用为GPIO后，需要使用gpio子系统。gpio子系统主要用来初始化GPIO并提供响应的API函数。设置GPIO输入输出、读取GPIO值等。

pinctrl设备树绑定信息可以参考Linux内核路径/Documentation/devicetree/bindings/gpio/xxx-gpio.txt

使用函数of_find_node_by_path获取GPIO所处设备节点，使用函数of_get_named_gpio获取GPIO编号，使用API函数gpio_request请求编号对应的GPIO，设置GPIO的输入gpio_direction_input或输出gpio_direction_output，如果GPIO为输入，使用gpio_get_vaule读取GPIO值，如果GPIO为输出，使用gpio_set_value设置GPIO值，不使用GPIO时，使用gpio_free释放。

OF函数

of_gpio_named_count

• 获取设备树某个属性里面定义了几个 GPIO 信息，空的GPIO信息也会获取到
• int of_gpio_named_count(struct device_node *np, const char *propname)
• np：设备节点。 propname：GPIO 属性
• 返回值：正值，GPIO 数量；负值，失败

of_gpio_count

获取gpios属性的GPIO数量，而 of_gpio_named_count 函数可以获取任意属性的GPIO信息

• int of_gpio_count(struct device_node *np)
• np：设备节点
• 返回值：正值，GPIO数量；负值，失败

of_get_named_gpio

获取GPIO编号，将设备树中<&gpio1 19 GPIO_ACTIVE_LOW>的属性信息转换为对应的GPIO编 号。of_get_named_gpio函数在驱动中使用频繁。

• int of_get_named_gpio(struct device_node *np, const char *propname, int index)
• np：设备节点。 propname：包含要获取GPIO信息的属性名
• index：GPIO索引，一个属性里面可能包含多个 GPIO，此参数指定要获取哪个GPIO的编号，如果只有一个 GPIO 信息的话此参数为 0。
• 返回值：正值，获取到的 GPIO 编号；负值，失败。

API函数

gpio_request 

用于申请一个 GPIO 管脚，在使用一个 GPIO 之前一定要使用 gpio_request 进行申请。

申请GPIO可以检测是否被其他设备使用，如果IO被分配给了其他设备，申请失败，需要重新分配IO。申请IO失败，通常是该IO被其他外设占用，需要检查设备树文件中使用相同IO的设备，修改（注释）pinctrl和gpio节点中相同的IO设置，重新编译设备树。

• int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)
• gpio：要申请的 gpio 标号，使用 of_get_named_gpio 函数从设备树获取指定 GPIO 属性信 息，会返回这个 GPIO 的标号。 label：给 gpio 设置个名字。
• 返回值：0，申请成功；其他值，申请失败。

gpio_free

如果不使用某个 GPIO ，进行释放

• void gpio_free(unsigned gpio)
• gpio：要释放的 gpio 标号。
• 返回值：无。

gpio_direction_input

用于设置某个 GPIO 为输入

• int gpio_direction_input(unsigned gpio)
• gpio：要设置为输入的 GPIO 标号。
• 返回值：0，设置成功；负值，设置失败。

gpio_direction_output

函数用于设置某个 GPIO 为输出，并且设置默认输出值

• int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value)
• gpio：要设置为输出的 GPIO 标号。 value：GPIO 默认输出值

gpio_get_value

用于获取某个 GPIO 的值(0 或 1)，此函数是个宏

• #define gpio_get_value __gpio_get_value
• int __gpio_get_value(unsigned gpio)
• gpio：要获取的 GPIO 标号
• 返回值：非负值，得到的 GPIO 值；负值，获取失败

gpio_set_value

用于设置某个 GPIO 的值，此函数是个宏

• #define gpio_set_value __gpio_set_value
• void __gpio_set_value(unsigned gpio, int value)
• gpio：要设置的 GPIO 标号。 value：要设置的值
• 返回值：无

设备树中添加gpio节点

test 
    pinctrl-names = "default";             // pinctrl-names属性
    pinctrl-0 = <&pinctrl_test>;           // pinctrl-0节点，引用pinctrl_test节点
    gpio = <&gpio1 19 GPIO_ACTIVE_LOW>;    // GPIO属性，test节点使用GPIO1_IO19，低电平有效