大概10年前学习过linux 内核，但当时的GPIO的操作简单粗暴，现在pin-ctrl gpio驱动 dts 一堆，搞得不知从何下手，折腾了好几天，做个笔记，免得忘记了又得重来。
一 操作寄存器
根据芯片手册得到GPIO相关的寄存器地址（这里s5p6818为例）
//这是芯片手册里给出的真实物理地址
#define PHYS_BASE_GPIOA_OUTDAT (0xC001A000) //
#define PHYS_BASE_GPIOA_OUTEN (0xC001A004)
#define PHYS_BASE_GPIOA_PAD (0xC001A018)
#define PHYS_BASE_GPIOA_FUNC0 (0xC001A020)
#define PHYS_BASE_GPIOA_FUNC1 (0xC001A024)
物理地址不能直接操作需要用ioremap 处理：
参数1 ：真实物理地址
参数2 ：地址空间长度，以byte为单位，arm寄存器一般为32为，所以为4
void __iomem *gpioa_outdat_addr;
void __iomem *gpioa_outen_addr;
void __iomem *gpioa_pad_addr;
void __iomem *gpioa_func0_addr;
void __iomem *gpioa_func1_addr;
gpioa_outdat_addr = ioremap(PHYS_BASE_GPIOA_OUTDAT,4);
gpioa_outen_addr = ioremap(PHYS_BASE_GPIOA_OUTEN,4);
gpioa_pad_addr = ioremap(PHYS_BASE_GPIOA_PAD,4);
gpioa_func0_addr =ioremap(PHYS_BASE_GPIOA_FUNC0,4);
gpioa_func1_addr =ioremap(PHYS_BASE_GPIOA_FUNC1,4);
得到的void __iomem * 值就可以用readl 读（地址可读），用writel 写（地址可写）
u32 data_en = readl(gpioa_outen_addr);
data_en = 0x000FFFE2;
writel(data_en,gpioa_outen_addr);
如何使用这些寄存器，看芯片手册
用完后记得释放：
iounmap(gpioa_outdat_addr);
iounmap(gpioa_outen_addr);
iounmap(gpioa_pad_addr);
iounmap(gpioa_func0_addr);
iounmap(gpioa_func1_addr);
readl ，writel操作寄存器的速度很慢，在GPIO模拟时序时可能达不到速度要求，但其实寄存器读写速度是非常快的，只是这两个函数加入了一些安全措施。追求速度可以用：
__raw_writel
__raw_readl
这是两个内联函数，只做了地址取值和赋值：
static inline void __raw_writel(u32 value, volatile void __iomem *addr)
{
*(volatile u32 __force *)addr = value;
}
static inline u32 __raw_readl(const volatile void __iomem *addr)
{
return *(const volatile u32 __force *)addr;
}
所以可以更直接的读写：
u32 data_en =*(const volatile u32 __force *)gpioa_outen_addr;
data_en = 0x000FFFE2;
*(volatile u32 __force *)gpioa_outen_addr = value;
这么做的弊端是在某些情况下，可能会被编译器优化掉，造成赋值不成功
二 用linux gpio驱动
直接操作寄存器的优点是速度快，可同时操作多个gpio脚位，弊端是寄存器太多，设置值非常繁琐，上面的例子中操作一个GPIO 需要设置 5个寄存器，还要找对相应的bit位，一不小心就错了，可能一天的时间都耗费在位运算中。gpio 驱动的作用就体现出来了。
GPIO 操作API：
//申请GPIO，参数1：gpio 编号，参数2：gpio 名字 （自定义）
int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)
//释放GPIO ，参数1：gpio编号
void gpio_free(unsigned gpio)
//设置GPIO为输出模式，同时将输出设为value
//参数1：gpio编号，参数2：输出的值 （0或1）
static inline int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value)
//设置GPIO为输入模式
static inline int gpio_direction_input(unsigned gpio)
//判断gpio是否有效，就是判断gpio的编号是否在范围内
//比如soc的所有gpio编号是0～128，如果输入编号在此范围则认为有效
//返回值：true 为有效，false为无效。
static inline int gpio_is_valid(unsigned int gpio)
//设置GPIO的状态，参数1：GPIO编号，参数2：设置的值（0或1）
static inline void gpio_set_value(unsigned int gpio, int value)
//获取GPIO的状态，参数1：GPIO编号
//返回值;GPIO 状态，0：GPIO低点位，1：GPIO高电位
static inline int gpio_get_value(unsigned int gpio)
GPIO编号跟soc的BSP有关，可以阅读相关代码获得。
s5p6818有5个GPIO口（A，B，C，D，E）每个口有32个引脚，总共160个，所以依次编号为0～159，（A0=0，A1=1------E31=159）
这个编码规则应该是统一的，GPIO口的名字各芯片不一样，有些叫GPIO0 GPIO1------
gpio_request 的第二个参数是给申请到的gpio取个别名，自定义的，名字没什么要求，最好加一些前缀或后缀特异化，避免重复。
//这段代码将GPIOE_30 设置为输出模式并拉低，20us后再拉高
#define FPGA_POWER_GPIONUM 158 //GPIOE_30
//request PWOER GPIO
if(gpio_request(FPGA_POWER_GPIONUM,"FPGA_POWER")){
gpio_direction_output(FPGA_POWER_GPIONUM,0);
usleep(20);
//因为已经设置为output模式，所以可以直接调用gpio_set_value
//即使gpio为input模式也可以设置，只是不能作用到引脚
gpio_set_value(FPGA_POWER_GPIONUM,1);
}
gpio_request 这个主要是判断有没有被其他模块占用，没有则注册，告诉GPIO系统我占用了，该函数如果失败，基本上就是有其他模块也用到了这个GPIO。这个问题在移植系统时非常常见，因为自己的板卡走线跟demo区别很大，用demo移植时经常会出现GPIO被占用，但是demo代码一般都是在dts中设置gpio脚，所以只要检查DTS哪里配置了这个脚就可以了。
三GPIO 中断
也是用GPIO驱动API来实现，直接操作寄存器太繁琐，不弄了，头发不多了！
中断单独讲，因为它牵涉到中断API，（这个超纲了*_*）
//根据gpio编号得到irq编号
static inline int gpio_to_irq(unsigned int gpio)
//使能中断，参数：irq编号
void enable_irq(unsigned int irq)
//禁用中断，参数：irq编号
void disable_irq(unsigned int irq)
// 申请中断
//参数1：中断号，参数2：中断处理函数，参数3：触发方式， 参数4：中断名（自定义）
//参数5：传递给中断处理函数的参数
//返回值：不为0表示失败。
static inline int __must_check
request_irq(unsigned int irq, irq_handler_t handler, unsigned long flags,
const char *name, void *dev)
//释放中断
//参数1 ：中断号，参数2 ：中断处理函数
void free_irq(unsigned int irq, void *dev_id)
gpio_to_irq 获得的中断号贯穿整个中断操作，输入参数就是上面提到的GPIO编号，前提是该GPIO能做中断引脚，这个跟soc有关，具体看芯片手册。
request_irq 的第二个参数是中断处理函数，其定义方式如下：
irqreturn_t bc_irq_handler(int irq, void *dev_id)
第一个参数就是中断号，不同的中断处理函数可以相同，具体是哪一个中断就用中断号来区分。第二个参数及request_irq 的最后一个参数。
以下代码是将gpioa-20引脚设置为中断模式，下降沿触发，处理函数为bc_irq_handler，中断处理函数中打印出函数名及中断号。
irqreturn_t bc_irq_handler(int irq, void *dev_id){
printk("%s %d\n",__func__,irq);
}
#define FPGA_B_INT 20 // gpioa-20 intrupt
int b_irq = gpio_to_irq(FPGA_B_INT);
ret = request_irq(g_privdat->b_irq,bc_irq_handler,IRQF_TRIGGER_FALLING,"B int",NULL);
if(ret){
printk("request_irq error: %d\n",b_irq);
return;
}
enable_irq(b_irq);
四 gpio与dts
这一节也超纲了，会涉及到DTS（设备树），但是主要还是列举一些API的用法，不会深入解释。头发还够的话，再写DTS的笔记。
简单说一下dts note 与代码的对应关系。
每一个dts note 都有一个compatible 字段，如下列dts note描述：
//
bt_bcm {
compatible = "bluetooth-platdata";
uart_rts_gpios = <&gpio_c 6 GPIO_ACTIVE_LOW>;
uart_cts_gpios = <&gpio_c 5 GPIO_ACTIVE_LOW>;
pinctrl-names = "default", "rts_gpio";
pinctrl-0 = <&serial1_flow>;
pinctrl-1 = <&bt_flow_gpio>;
reset-gpios = <&gpio_b 26 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
wake-gpios = <&gpio_b 27 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
status = "okay";
};
compatible是自己定义的，它与驱动一一对应
static struct of_device_id bt_platdata_of_match[] = {
{ .compatible = "bluetooth-platdata" },
{ }
};
驱动中定义上面的结构体，并注册到系统中，那么系统就会匹配dts note 和驱动，并调用驱动中的probe函数:
static int rfkill_rk_probe(struct platform_device *pdev){
......
}
probe函数的输入参数platform_device 结构体中有 pdev->dev->of_node 及dts的note内容
从note中获取gpio的两种方法：
//参数1 ：对应的probe 函数输入参数下的pdev->dev->of_node
//参数2 ：note 中GPIO 列表的字段名
//参数3 ：要取的gpio在列表中的下标
//参数4：gpio默认电位值
//返回值：GPIO编号
int of_get_named_gpio_flags(struct device_node *np, const char *list_name,
int index, enum of_gpio_flags *flags)
//参数1：probe函数输入参数中的设备结构体pdev->dev
//参数2：note中的字段名
//参数3：要将gpio设置为何种状态
//返回值：gpio_desc 结构体，该结构体是对GPIO编号的包装。
struct gpio_desc *__must_check devm_gpiod_get_optional(struct device *dev,
const char *con_id,
enum gpiod_flags flags)
示例：
第一种：
enum of_gpio_flags flags;
gpio = of_get_named_gpio_flags(node, "BT,reset_gpio", 0, &flags);
note不用解释了， “BT,reset_gpio” 及note中的字段，上面的note示例中可以看到。
0表示所在列表的下标。
这里解释一下，设置GPIO的字段其实是一个数组，这里的 "BT,reset_gpio"数组中只设置了一个GPIO
BT,reset_gpio = <&gpio_b 26 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
它可以填充多个gpio：
BT,reset_gpio = <&gpio_b 26 GPIO_ACTIVE_HIGH //index =0
&gpio_c 10 GPIO_ACTIVE_HIGH //index =1
&gpio_a 11 GPIO_ACTIVE_HIGH>; //index=2
这种情况就可以通过index 获取对应的gpio 编号了。
flags 是输出参数，对应GPIO_ACTIVE_HIGH
第二种;
struct gpio_desc *bt_reset;
bt_reset = devm_gpiod_get_optional(&pdev->dev, "reset",
GPIOD_OUT_LOW);
这种方法与第一种区别，比较大。两种方法获取的是同一个gpio
1 但是第二个参数代入名称并不一样，这是因为devm_gpiod_get_optional会对名称补全，及他会搜索reset-gpios;
2没有代入参数index，默认获取的是index 0 ，所以不能处理多个gpio设置的情况
3 第三个参数是输入，及它将把gpio设置为该状态，而不是获取DTS中设置的状态，就是说它忽略了DTS中对引脚状态的配置。
4 返回值是gpio_desc 结构体而不是GPIO编号。这个结构体是与对应的GPIO绑定的，及第一种方法获取的GPIO编号与这里获取的gpio_desc指向的是同一个GPIO脚
gpio_desc 结构体是用另外一组api设置：
int gpiod_request(struct gpio_desc *desc, const char *label)
void gpiod_set_value(struct gpio_desc *desc, int value)
int gpiod_get_value(const struct gpio_desc *desc)
int gpiod_direction_input(struct gpio_desc *desc)
int gpiod_direction_output(struct gpio_desc *desc, int value)
它与第二节中的方法不同就在函数名多了一个‘d’，输入的GPIO编号改为了gpio_desc结构体
关于GPIO的API还有很多，这里记录了一些常用的。