Linux 内核层和用户层配置 GPIO 引脚

Posted 2020-10-13 Hello cruel world

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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Linux 内核层和用户层配置 GPIO 引脚相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

　　Linux BSP 开发的基础就是和GPIO打交道，下面总结下这几天对某家开发板的GPIO控制的知识。

　　公司的开发板用的是 DTB 模式，首先，进入 dts，dtsi文件查看关于GPIO 的模块。

soc {
                .
                .
                .
        gpio0: gpio@****addr {
            compatible = "**********";
            reg = <0 0x****addr 0 0x50>;
            interrupts = <SPI 4 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
            #gpio-cells = <2>;
            gpio-controller;
            gpio-ranges = <&pfc 0 0 16>;
            #interrupt-cells = <2>;
            interrupt-controller;
            clocks = <&cpg CPG_MOD 912>;
            power-domains = <*****>;
        };
               .
               .
               .

};

　　可以看到 GPIO 节点挂在 SOC node 下，手上这块开发板把GPIO分成了8个 bank : gpio0 - gpio7

　　 reg =<0 地址 0 长度>

#gpio-cells =<2> 表示要用2个cell描述一个 GPIO引脚

　　　　如 I2C中定义： pwd-gpios = <&gpio6 7 GPIO_ACTIVE_HIGH>;

　　　　表示 bank 6 的gpio 用 2个cell 描述：7，GPIO_ACTIVE_HIGH （7表示bank 6 下的第七个引脚一般是 GP 6_07表示；GPIO_ACTIVE_HIGH则为高电平有效）

　　gpio-controller; interrupt-controller; 表示 bank 0 下的引脚既可以作为中断引脚，也可以作为通用的GPIO引脚

gpio-ranges = <&pfc 0 0 16>; 表示 bank 0下有16个 GPIO引脚

　　GPIO 使用 pinctrl 方式来驱动，pin control subsystem 会：

　　　　1. 枚举所有可用的pin 脚 ,于是每个引脚就有的唯一的 ID （num），这个ID 很关键，对于以后的操作。

enum {
    PINMUX_RESERVED = 0,

    PINMUX_DATA_BEGIN,
    GP_ALL(DATA), /* add GP_0_1_DATA  ,GP_0_1_DATA..... */
    PINMUX_DATA_END,

#define F_(x, y)

.....
}

　　　　2.管理这些Pin脚的，由于pin 可以复用比如 SPI 和GPIO 复用一个pin脚如： GP2_08 / MISO，于是引申出 pin group 和 pin functon 两个概念：

    i2c2_pins: i2c2 {
        groups = "i2c2_a";
        function = "i2c2";
    };

　　　　在dts 中如上所示，其中 i2c2_a 在 pinctl 源码中如下所示，i2c的两根引脚使用 GP5_0 ,GP5_4.

static const unsigned int i2c2_a_pins[] = {
    /* SDA, SCL */
    GP_PIN(5, 0),GP_PIN(5, 4),
};

　　　　function 如下：

struct sh_pfc_function {
    const char *name;
    const char * const *groups;
    unsigned int nr_groups;
};
#define SH_PFC_FUNCTION(n = i2c2)                \\
    {                        \\
        .name = #n,                \\
        .groups = n##_groups,            \\
        .nr_groups = ARRAY_SIZE(n##_groups),    \\
    }

好了，基本概念就先写这么多。

内核层配置 GPIO

在写内核驱动的时候如果希望配置某个GPIO引脚，可以在dts中添加： pwd-gpios = <&gpio0 7 GPIO_ACTIVE_HIGH>;

在 driver 代码中 , 需要包含 #include <linux/gpio.h>使用 :

　　　　gpio_id = of_get_named_gpio(your_driver->dev->of_node,"pwd-gpios", 0);

获取 GP0_07的 ID号，然后申请一个GPIO 操作对象。

　　　　if (gpio_is_valid(gpio_id)) //判断一个IO是否合法

　　　　　　devm_gpio_request_one(&platform_device->dev, gpio_id,GPIOF_OUT_INIT_LOW, name);

设置GPIO的方向，如果是输出同时设置电平：
　　　　/* set as input or output, returning 0 or negative errno */
　　　　int gpio_direction_input(unsigned gpio);
　　　　int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value);

获取输入引脚的电平：
　　　　/* GPIO INPUT: return zero or nonzero */
　　　　int gpio_get_value(unsigned gpio);

设置输出：
　　　　void gpio_set_value(unsigned gpio, int value);

释放申请的GPIO对象　

　　 void gpio_free(unsigned gpio);

将GPIO映射为IRQ中断：
　　　　/* map GPIO numbers to IRQ numbers */
　　　　int gpio_to_irq(unsigned gpio);

　　　　/* map IRQ numbers to GPIO numbers (avoid using this) */
　　　　int irq_to_gpio(unsigned irq);

设置GPIO IRQ中断类型：

　　　　set_irq_type(gpio_to_irq( gpio), IRQ_TYPE_EDGE_FALLING);

用户层配置 GPIO

需要确认内核 menuconfig 中 Device Drivers -》 GPIO Support 设 y .

在 /sys/class/gpio 目录下如下所示：

root@salvator-x:/sys/class/gpio# ls
export         gpiochip361  gpiochip419  gpiochip453  gpiochip496
gpiochip357  gpiochip393  gpiochip437  gpiochip468  unexport

gpiochip 后面的数字是每个bank 的基地址也就是 GP0 对应 gpiochip468

那么 GP0_07 的 ID 就是 468 + 7 ；（可能不同的内核版本，或者开发板不一样）通过：

root@salvator-x:/sys/class/gpio# echo 475 > export

会对应生成 gpio475 目录

root@salvator-x:/sys/class/gpio/gpio475# ls
active_low  device  direction  edge  power  subsystem  uevent  value

通过

root@salvator-x:/sys/class/gpio/gpio475# echo 1 >value 
root@salvator-x:/sys/class/gpio/gpio475# echo 0 >value
root@salvator-x:/sys/class/gpio/gpio475# echo "in" > direction 
root@salvator-x:/sys/class/gpio/gpio475# echo "out" > direction