RK3288的gpio设置

Posted 2020-08-25 muhuacat猫窝

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• 1 简介
• 2 使用
  • 2.1 输入输出
  • 2.2 复用

简介

GPIO, 全称 General-Purpose Input/Output（通用输入输出），是一种软件运行期间能够动态配置和控制的通用引脚。

RK3288 有 9 组 GPIO bank： GPIO0，GPIO1, ..., GPIO8。每组又以 A0~A7, B0~B7, C0~C7, D0~D7 作为编号区分（不是所有 bank 都有全部编号，例如 GPIO5 就只有 B0~B7, C0~C3)。

每个 GPIO 口除了通用输入输出功能外，还可能有其它复用功能，例如 GPIO5_B4，可以复用成以下功能之一：

• spi0_clk
• ts0_data4
• uart4exp_ctsn

每个 GPIO 口的驱动电流、上下拉和重置后的初始状态都不尽相同，详细情况请参考《RK3288 规格书》中的 "RK3288 function IO description" 一章。

RK3288 的 GPIO 驱动是在以下 pinctrl 文件中实现的：

kernel/drivers/pinctrl/pinctrl-rockchip.c 

其核心是填充 GPIO bank 的方法和参数，并调用 gpiochip_add 注册到内核中。

使用

开发板有两个电源 LED 灯是 GPIO 口控制的，分别是：

从电路图上看，GPIO 口输出低电平时灯亮，高电平时灯灭。

另外，扩展槽上引出了几个空闲的 GPIO 口，分别是：

这几个 GPIO 口可以自定义作输入、输出使用。

输入输出

下面以电源 LED 灯的驱动为例，讲述如何在内核编写代码控制 GPIO 口的输出。

首先需要在 dts (Device Tree) 文件 firefly-rk3288.dts (0930版) 或 firefly-rk3288_beta.dts (0809版) 中增加驱动的资源描述：

1. 	firefly-led{

2. 		compatible = "firefly,led";

3. 		led-work = <&gpio8 GPIO_A2 GPIO_ACTIVE_LOW>;

4. 		led-power = <&gpio8 GPIO_A1 GPIO_ACTIVE_LOW>;

5. 		status = "okay";

6. 	};

这里定义了两颗 LED 灯的 GPIO 设置：

led-work  GPIO8_A2  GPIO_ACTIVE_LOW led-power GPIO8_A1  GPIO_ACTIVE_LOW 

GPIO_ACTIVE_LOW 表示低电平有效（灯亮），如果是高电平有效，需要替换为 GPIO_ACTIVE_HIGH 。

之后在驱动程序中加入对 GPIO 口的申请和控制则可：

#ifdef CONFIG_OF #include <linux/of.h> #include <linux/of_gpio.h> #endif   static int firefly_led_probe(struct platform_device *pdev) {     int ret = -1;     int gpio, flag; 	struct device_node *led_node = pdev->dev.of_node;   	gpio = of_get_named_gpio_flags(led_node, "led-power", 0, &flag); 	if (!gpio_is_valid(gpio)){ 		printk("invalid led-power: %d\n",gpio); 		return -1; 	}      if (gpio_request(gpio, "led_power")) { 		printk("gpio %d request failed!\n",gpio);         return ret; 	} 	led_info.power_gpio = gpio; 	led_info.power_enable_value = (flag == OF_GPIO_ACTIVE_LOW) ? 0 : 1; 	gpio_direction_output(led_info.power_gpio, !(led_info.power_enable_value)); ... on_error:     gpio_free(gpio); }

of_get_named_gpio_flags 从设备树中读取 led-power 的 GPIO 配置编号和标志，gpio_is_valid 判断该 GPIO 编号是否有效，gpio_request 则申请占用该 GPIO。如果初始化过程出错，需要调用 gpio_free 来释放之前申请过且成功的 GPIO 。

调用 gpio_direction_output 就可以设置输出高还是低电平，因为是 GPIO_ACTIVE_LOW ，如果要灯亮，需要写入 0 。

实际中如果要读出 GPIO，需要先设置成输入模式，然后再读取值：

int val; gpio_direction_input(your_gpio); val = gpio_get_value(your_gpio);

下面是常用的 GPIO API 定义：

#include <linux/gpio.h> #include <linux/of_gpio.h>   enum of_gpio_flags { 	OF_GPIO_ACTIVE_LOW = 0x1, };   int of_get_named_gpio_flags(struct device_node *np, const char *propname, 			   int index, enum of_gpio_flags *flags);   int gpio_is_valid(int gpio);   int gpio_request(unsigned gpio, const char *label);   void gpio_free(unsigned gpio);   int gpio_direction_input(int gpio);   int gpio_direction_output(int gpio, int v)

复用

如何定义 GPIO 有哪些功能可以复用，在运行时又如何切换功能呢？以 I2C4 为例作简单的介绍。

查规格表可知，I2C4_SDA 与 GPIO7C1 的功能定义如下：

Pad#	func0	func1
I2C4_SDA/GPIO7_C1	gpio7c1	i2c4tp_sda
I2C4_SCL/GPIO7_C2	gpio7c2	i2c4tp_scl

在 /kernel/arch/arm/boot/dts/rk3288.dtsi 里有：

	i2c4: [email protected] { 		compatible = "rockchip,rk30-i2c"; 		reg = <0xff160000 0x1000>; 		interrupts = <GIC_SPI 64 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>; 		#address-cells = <1>; 		#size-cells = <0>; 		pinctrl-names = "default", "gpio"; 		pinctrl-0 = <&i2c4_sda &i2c4_scl>; 		pinctrl-1 = <&i2c4_gpio>; 		gpios = <&gpio7 GPIO_C1 GPIO_ACTIVE_LOW>, <&gpio7 GPIO_C2 GPIO_ACTIVE_LOW>; 		clocks = <&clk_gates6 15>; 		rockchip,check-idle = <1>; 		status = "disabled"; 	};

此处，跟复用控制相关的是 pinctrl- 开头的属性：

• pinctrl-names 定义了状态名称列表： default (i2c 功能) 和 gpio 两种状态。
• pinctrl-0 定义了状态 0 (即 default）时需要设置的 pinctrl: i2c4_sda 和 i2c4_scl
• pinctrl-1 定义了状态 1 (即 gpio)时需要设置的 pinctrl: i2c4_gpio

这些 pinctrl 在 /kernel/arch/arm/boot/dts/rk3288-pinctrl.dtsi 中定义：

/ {  	pinctrl: [email protected] { 		compatible = "rockchip,rk3288-pinctrl";         ... 		gpio7_i2c4 { 			i2c4_sda:i2c4-sda { 				rockchip,pins = <I2C4TP_SDA>; 				rockchip,pull = <VALUE_PULL_DISABLE>; 				rockchip,drive = <VALUE_DRV_DEFAULT>; 				//rockchip,tristate = <VALUE_TRI_DEFAULT>; 			};   			i2c4_scl:i2c4-scl { 				rockchip,pins = <I2C4TP_SCL>; 				rockchip,pull = <VALUE_PULL_DISABLE>; 				rockchip,drive = <VALUE_DRV_DEFAULT>; 				//rockchip,tristate = <VALUE_TRI_DEFAULT>; 			};   			i2c4_gpio: i2c4-gpio { 				rockchip,pins = <FUNC_TO_GPIO(I2C4TP_SDA)>, <FUNC_TO_GPIO(I2C4TP_SCL)>; 				rockchip,drive = <VALUE_DRV_DEFAULT>; 			}; 		};         ...     }   }

I2C4TP_SDA, I2C4TP_SCL 的定义在 /kernel/arch/arm/boot/dts/include/dt-bindings/pinctrl/rockchip-rk3288.h 中：

#define GPIO7_C1 0x7c10 #define I2C4TP_SDA 0x7c11   #define GPIO7_C2 0x7c20 #define I2C4TP_SCL 0x7c21

FUN_TO_GPIO 的定义在 /kernel/arch/arm/boot/dts/include/dt-bindings/pinctrl/rockchip.h 中：

#define FUNC_TO_GPIO(m)		((m) & 0xfff0)

也就是说 FUNC_TO_GPIO(I2C4TP_SDA) == GPIO7_C1, FUNC_TO_GPIO(I2C4TP_SCL) == GPIO7_C2 。

像 0x7c11 这样的值是有编码规则的：

7 c1 1 | |  `- func | `---- offset `------ bank 0x7c11 就表示 GPIO7_C1 func1, 即 i2c4tp_sda 。 

在复用时，如果选择了 "default" （即 i2c 功能),系统会应用 i2c4_sda 和 i2c4_scl 这两个 pinctrl，最终得将 GPIO7_C1 和 GPIO7_C2 两个针脚切换成对应的 i2c 功能；而如果选择了 "gpio" ，系统会应用 i2c4_gpio 这个 pinctrl，将 GPIO7_C1 和 GPIO7_C2 两个针脚还原为 GPIO 功能。

我们看看 i2c 的驱动程序 /kernel/drivers/i2c/busses/i2c-rockchip.c 是如何切换复用功能的：

static int rockchip_i2c_probe(struct platform_device *pdev) { 	struct rockchip_i2c *i2c = NULL; 	struct resource *res; 	struct device_node *np = pdev->dev.of_node; 	int ret; // ... 		i2c->sda_gpio = of_get_gpio(np, 0); 		if (!gpio_is_valid(i2c->sda_gpio)) { 			dev_err(&pdev->dev, "sda gpio is invalid\n"); 			return -EINVAL; 		} 		ret = devm_gpio_request(&pdev->dev, i2c->sda_gpio, dev_name(&i2c->adap.dev)); 		if (ret) { 			dev_err(&pdev->dev, "failed to request sda gpio\n"); 			return ret; 		} 		i2c->scl_gpio = of_get_gpio(np, 1); 		if (!gpio_is_valid(i2c->scl_gpio)) { 			dev_err(&pdev->dev, "scl gpio is invalid\n"); 			return -EINVAL; 		} 		ret = devm_gpio_request(&pdev->dev, i2c->scl_gpio, dev_name(&i2c->adap.dev)); 		if (ret) { 			dev_err(&pdev->dev, "failed to request scl gpio\n"); 			return ret; 		} 		i2c->gpio_state = pinctrl_lookup_state(i2c->dev->pins->p, "gpio"); 		if (IS_ERR(i2c->gpio_state)) { 			dev_err(&pdev->dev, "no gpio pinctrl state\n"); 			return PTR_ERR(i2c->gpio_state); 		} 		pinctrl_select_state(i2c->dev->pins->p, i2c->gpio_state); 		gpio_direction_input(i2c->sda_gpio); 		gpio_direction_input(i2c->scl_gpio); 		pinctrl_select_state(i2c->dev->pins->p, i2c->dev->pins->default_state); // ... }

首先是调用 of_get_gpio 取出设备树中 i2c4 结点的 gpios 属于所定义的两个 gpio:

gpios = <&gpio7 GPIO_C1 GPIO_ACTIVE_LOW>, <&gpio7 GPIO_C2 GPIO_ACTIVE_LOW>; 

然后是调用 devm_gpio_request 来申请 gpio，接着是调用 pinctrl_lookup_state 来查找 “gpio” 状态，而默认状态 "default" 已经由框架保存到 i2c->dev-pins->default_state 中了。

最后调用 pinctrl_select_state 来选择是 "default" 还是 "gpio" 功能。

下面是常用的复用 API 定义：

#include <linux/pinctrl/consumer.h>   struct device { //... #ifdef CONFIG_PINCTRL 	struct dev_pin_info	*pins; #endif //... };   struct dev_pin_info { 	struct pinctrl *p; 	struct pinctrl_state *default_state; #ifdef CONFIG_PM 	struct pinctrl_state *sleep_state; 	struct pinctrl_state *idle_state; #endif };   struct pinctrl_state * pinctrl_lookup_state(struct pinctrl *p, const char *name);   int pinctrl_select_state(struct pinctrl *p, struct pinctrl_state *s);