linux驱动开发学习笔记十五：gpio子系统介绍

一、gpio子系统简介

我们之前已经说过了 pinctrl 子系统，pinctrl 子系统重点是设置 PIN(有的 SOC 叫做 PAD)的复用和电气属性，如果 pinctrl 子系统将一个 PIN 复用为 GPIO 的话，那么接下来就要用到 gpio 子系统了。gpio 子系统顾名思义，就是用于初始化 GPIO 并且提供相应的 API 函数，比如设置 GPIO为输入输出，读取 GPIO 的值等。gpio 子系统的主要目的就是方便驱动开发者使用 gpio，驱动开发者在设备树中添加 gpio 相关信息，然后就可以在驱动程序中使用 gpio 子系统提供的 API函数来操作 GPIO，Linux 内核向驱动开发者屏蔽掉了 GPIO 的设置过程，极大的方便了驱动开发者使用 GPIO。

二、设备树中的 gpio 信息

上一篇博客中我们说到I.MX6ULL-ALPHA 开发板上的 UART1_RTS_B 做为 SD 卡的检测引脚，UART1_RTS_B 复用为 GPIO1_IO19，通过读取这个 GPIO 的高低电平就可以知道 SD 卡有没有插入。首先肯定是将 UART1_RTS_B 这个 PIN 复用为 GPIO1_IO19，并且设置电气属性，也就是上一篇博客说的pinctrl 节点，如下所示：
在这里插入图片描述
第 318 行，设置 UART1_RTS_B 这个 PIN 为 GPIO1_IO19。

pinctrl 配置好以后就是设置 gpio 了，SD 卡驱动程序通过读取 GPIO1_IO19 的值来判断 SD卡有没有插入，但是 SD 卡驱动程序怎么知道 CD 引脚连接的 GPIO1_IO19 呢？肯定是需要设备树告诉驱动啊！在设备树中 SD 卡节点下添加一个属性来描述 SD 卡的 CD 引脚就行了，SD卡驱动直接读取这个属性值就知道 SD 卡的 CD 引脚使用的是哪个 GPIO 了。SD 卡连接在I.MX6ULL 的 usdhc1 接口上，在 imx6ull-alientek-emmc.dts 中找到名为“usdhc1”的节点，这个节点就是 SD 卡设备节点，如下所示：

760 &usdhc1 {
761 	pinctrl-names = "default", "state_100mhz", "state_200mhz";
762 	pinctrl-0 = <&pinctrl_usdhc1>;
763 	pinctrl-1 = <&pinctrl_usdhc1_100mhz>;
764 	pinctrl-2 = <&pinctrl_usdhc1_200mhz>;
765 	/* pinctrl-3 = <&pinctrl_hog_1>; */
766 	cd-gpios = <&gpio1 19 GPIO_ACTIVE_LOW>;
767 	keep-power-in-suspend;
768 	enable-sdio-wakeup;
769 	vmmc-supply = <&reg_sd1_vmmc>;
770 	status = "okay";
771 };

usdhc1 节点作为 SD 卡设备总节点，usdhc1 节点需要描述 SD 卡所有的信息，因为驱动要使用。765行就是描述 SD 卡的 CD 引脚 pinctrl 信息所在的子节点，因为 SD 卡驱动需要根据 pincrtl 节点信息来设置 CD 引脚的复用功能等。762-764行的 pinctrl-0~2 都是 SD 卡其他 PIN 的 pincrtl 节点信息。但是大家会发现，其实在 usdhc1 节点中并没有“pinctrl-3 = <&pinctrl_hog_1>”这一行，也就是说并没有指定 CD 引脚的 pinctrl 信息，那么 SD 卡驱动就没法设置 CD 引脚的复用功能啊？这个不用担心，因为在“iomuxc”节点下引用了 pinctrl_hog_1 这个节点(在上一篇博客中可以看到)，所以 Linux 内核中的 iomuxc 驱动就会自动初始化pinctrl_hog_1节点下的所有 PIN。

第 766 行，属性“cd-gpios”描述了 SD 卡的 CD 引脚使用的哪个 IO。属性值一共有三个，
我们来看一下这三个属性值的含义，“&gpio1”表示 CD 引脚所使用的 IO 属于 GPIO1 组，“19”表示 GPIO1 组的第 19 号 IO，通过这两个值 SD 卡驱动程序就知道 CD 引脚使用了 GPIO1_IO19这 GPIO。“GPIO_ACTIVE_LOW”表示低电平有效，如果改为“GPIO_ACTIVE_HIGH”就表示高电平有效。
在这里插入图片描述
gpio1 节点信息描述了 GPIO1 控制器的所有信息，重点就是 GPIO1 外设寄存器基地址以及兼容属性。关于 I.MX 系列 SOC 的 GPIO 控制器绑定信息请查看文档
Documentation/devicetree/bindings/gpio/ fsl-imx-gpio.txt。

第 505 行，设置 gpio1 节点的 compatible 属性有两个，分别为“fsl,imx6ul-gpio”和“fsl,imx35-gpio”，在 Linux 内核中搜索这两个字符串就可以找到 I.MX6UL 的 GPIO 驱动程序。

第 506 行，的 reg 属性设置了 GPIO1 控制器的寄存器基地址为 0X0209C000

第 509 行，“gpio-controller”表示 gpio1 节点是个 GPIO 控制器。

第 510 行，“#gpio-cells”属性和“#address-cells”类似，#gpio-cells 应该为 2，表示一共有
两个 cell，第一个 cell 为 GPIO 编号，比如“&gpio1 3”就表示 GPIO1_IO03。第二个 cell 表示GPIO 极性，如果为 0(GPIO_ACTIVE_HIGH) 的话表示高电平有效，如果为1(GPIO_ACTIVE_LOW)的话表示低电平有效。

三、设备树中添加 gpio 节点

在上一篇博客中已经完成了test设备的pinctrl节点，这里我们添加gpio节点并且引用之前的pinctrl节点。

在这里插入图片描述
3、添加 GPIO 属性信息

我们最后需要在 test 节点中添加 GPIO 属性信息，表明 test 所使用的 GPIO 是哪个引脚，添加完成以后如下所示：

1 test { 
2 	pinctrl-names = "default"; 
3 	pinctrl-0 = <&pinctrl_test>;
4 	gpios = <&gpio1 0 GPIO_ACTIVE_LOW>;
5 };