1、作用：
在裸机中，我们都是对寄存器直接进行操作的。而在Linux中，对于驱动开发者来说，对于已将引脚复用为GPIO的引脚，我们可以借助gpio子系统提供的函数，间接的来实现裸机中，对寄存器的操作。
简单的理解，GPIO子系统就是用来GPIO进行初始化，并提供相应的API函数，供驱动开发者使用，无需驱动开发者再去设置GPIO。
驱动开发人员要做的就是：在设备书下，创建节点，在节点中添加pinctrl信息（引脚的复用和电气属性信息）和gpio属性信息。然后，就可以通过使用gpio子系统提供的函数进行对GPIO操作了。
配置示例
pinctrl子系统部分：
pinctrl_test: testgrp{
fsl, pins = <
MX6UL_PAD_GPIO1_IO00__GPIO1_IO00 config >;
}
gpio子系统部分：
test{
pinctrl - names = "default";
pinctrl - 0 = <&pinctrl_test>;
//表示 GPIO1 组的第 1 号 IO，默认低电平有效
gpio = <&gpio1 1 GPIO_ACTIVE_LOW>;
}
2、GPIO子系统框架
2.1框架的整体描述：
GPIO子系统框架大致分为三层：
1)、GPIO硬件层：由多个GPIO_Control组成，每个Controller管理一组GPIO（这个组的应用，就是在设备树中配置gpio的时候，有这样一项（这个项中，第一个参数就是组；第二个参数是哪一个引脚）：
2）、GPIO硬件驱动层（内核空间）：
linux内核中的gpio子系统是铜过gpiolib来实现的。
Gpiolib 其实就是围绕几个抽象的结构体在做文章：
a、gpio_desc: gpio_desc结构体 是抽象出来的每一个gpio引脚的描述符（这部分，BSP工程师已经做好）
b、gpio_chip: gpio_chip 结构体 是抽象出来的一组GPIO 控制器。
此结构是为了抽象 GPIO 的所有操作，同时适配不同芯片的一个 common 的结构，所以，这个结构是要开出去给其他芯片进行特定的操作赋值的，比如你是 IMX6ULL的芯片，那么你需要实现你的这些 gpio_chip 的内容。
c、gpio_device:是抽象出来的一个bank。
其实，gpio注册（gpiochip_add）本质就是注册到gpio_desc这个结构体数组里，使用gpiochip_add函数。
图的来源：
https://blog.csdn.net/lhl_blog/article/details/108179945?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522161613142216780266296052%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fall.%2522%257D&request_id=161613142216780266296052&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~all~first_rank_v2~rank_v29-1-108179945.pc_search_result_hbase_insert&utm_term=gpio%E5%AD%90%E7%B3%BB%E7%BB%9F%E6%A1%86%E6%9E%B6%E5%88%86%E6%9E%90
3）、抽象驱动框架层（用户空间）：
框架的实现流程：
我们在pinctrl子系统里面，首先设置引脚复用，并设置电气属性，也就是赋予引脚功能。但是，这个引脚是给哪个设备用的，这需要通过gpio子系统来设置。我们在设备树中，找到对应设备的节点，将设备节点下，添加设备的pinctrl和gpio信息。eg:配置gpio为SD卡的检测引脚。我们就需要在SD卡的设备节点下面添加pinctrl和gpio信息。这样SD卡就会找到对应引脚，通过引脚的高低电平，即可判断出是否有SD卡插入。
另外，每个对应GPIO都属于指定的组。
eg：
gpio = <&gpio1 1 GPIO_ACTIVE_LOW>;从这个就可以看出，gpio1的1号io属于gpio1组。
每一组的信息，在设备数中也有对应的节点来表示。eg:gpio1节点。这个节点下，重点就是这组gpio的外设基地址以及兼容属性。
eg:
gpio1: gpio@0209c000 //表示GPIO1控制器的寄存器基地址是0X0209C000{
//用来表示兼容属性。在内核中，要想使用这组Gpio下的节点，兼容属性值必须是下面两种中的一种。即在支持该板子的内核中的GPIO驱动文件中，一定可以找到至少一个属性值。
eg: 这个叫做匹配表，用来实现将内核中驱动文件和设备树中的节点进行匹配（根据compatible属性）。
static const struct of_device_id mxc_gpio_dt_ids[] = {
{
.compatible = "fsl,imx1-gpio", .data =
&mxc_gpio_devtype[IMX1_GPIO], },
{
.compatible = "fsl,imx21-gpio", .data =
&mxc_gpio_devtype[IMX21_GPIO], },
{
.compatible = "fsl,imx31-gpio", .data =
&mxc_gpio_devtype[IMX31_GPIO], },
{
.compatible = "fsl,imx35-gpio", .data =
&mxc_gpio_devtype[IMX35_GPIO], },
{
/* sentinel */ }
};
compatible = "fsl,imx6ul-gpio", "fsl,imx35-gpio";
//一组内的GPIO，共用一组寄存器。这句标表示GPIO1 控制器的寄存器基地址为 0X0209C000
reg = <0x0209c000 0x4000>;
interrupts = <GIC_SPI 66 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,
<GIC_SPI 67 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
gpio - controller;//表示GPIO1节点是一个GPIO控制器。
#gpio - cells = <2>;
interrupt - controller;
#interrupt - cells = <2>;
};
在内核的GPIO驱动文件中，当设备树种的节点的compatible与驱动文件中匹配表中的compatible匹配以后，就会执行驱动的入口函数probe_xxx。在这个函数中我们要做的是：
1）、获取设备树的节点：
struct device_node *np = pdev->dev.of_node;
2）、获取对应gpio所使用的的寄存器组（也就是gpio所使用的所有寄存器的偏移地址）。
static struct mxc_gpio_hwdata imx35_gpio_hwdata = {
dr_reg = 0x00,
gdir_reg = 0x04,
psr_reg = 0x08,
imr_reg = 0x14,
low_level = 0x00,
high_level = 0x01,
rise_edge = 0x02,
fall_edge = 0x03,
};
3）、获取设备树节点中的reg 属性值值，也就是寄存器的基地址。
有了基地址信息，加上面得到的各寄存器偏移地址，这样，内核就可以对寄存器组（GPIO1）中所有的寄存器进行访问了。
4）、初始化gpio_chip结构体。
在对gpio_chip结构体gpio_chip结构体初始化过程中，会写入开发板（I.MX6ULL）有关 GPIO的寄存器信息（基地址。。。。。。）。同时，gpio_chip结构体中，还有GPIO的操作函数。
5）、调用函数gpiochip_add向Linux内核注册gpio_chip
完成住粗以后，我们就可以在驱动中，使用gpiolib提供的API函数对寄存器就行操作了。
图的来源：
https://xuesong.blog.csdn.net/article/details/108909011
扩展：
我使用的内核是4.1.15。在每个gpio_desc结构体中，有一个 struct gpio_chip *chip;成员变量，用来指定这个GPIO所属的控制器，也就是属于哪个chip。在每个gpio_chip结构体中，有一个gpio_device成员变量（每一个gpio_chip内均包括该gpio_chip所支持的所有gpio，即gpio_desc。这些信息，在其成员变量gpio_device中）。
在内核4.4中：
看起来 gpio_chip 的成员变量是gpio_device（同1.1.15）和 gpio_desc的成员变量也是gpio_device，而不是gpio_chip（和1.1.15）。 应该是包含关系，但是 Kernel 中并没有直接将其两个结构联系上，而是通过另外一个结构将其联系在一起，这个结构就是 gpio_device。
gpio_device结构体包含gpio控制器所有的gpio对应的gpio_desc等信息。系统中所有gpio_device都会插入到一个全局链表gpio_devices里，以后通过gpio号，可以在该链表上找到对应的gpio_desc以及所属gpio_chip。