Linux学习_Pinctrl子系统与GPIO子系统（基础版）

为啥要学这俩子系统呢，就是方便，用的时候谁一个个配寄存器啊跟怨种似的，就用pinctrl或者gpio这俩子系统带的函数，直接便捷使用了

Pinctrl子系统

原本我们写代码时，不论是直接写也好，总线模式也好，都是手写调用IOMUX对引脚进行配置，将PIN配置为GPIO、I2C等等，一个一个搞这些引脚其实还是比较麻烦的，所以BSP工程师们把其改成用软件来操作，制作成Pinctrl子系统。

在设备树中，想使用上pinctrl很简单，在设备属性中加入pinctrl-names，再用pinctrl-n来代表第n个状态由尖括号中的子节点(们)来设置，并在pincontroller中添加对应的子节点就OK了，节点的具体配置方法如下图：

右边device这边配置是非常标准的，就是这样的规范化书写，没啥可说的，然而。。。左边的pincontroller部分，写法五花八门，各家都不一样，不总结了就。
注意：图中的pincontroller和device都是代词，表示这个意思而已，不是实际命名，实际应用中根据芯片和设备的不同可能命名为各种具体的名字。
用imx6ull举个例子吧，pincontroller写成这德行了：

ABC__xxx 0xnnnnn，这个格式表示的意思是，ABC引脚，复用为xxx功能，配置参数为0xnnnnn，大概率是有个宏吧能这样定义的。

GPIO子系统

还是搬出来本文第一个图：

是不是有点怪了，哈哈。都有了 pinctrl 子系统了，还整GPIO子系统干啥，因为很多辣鸡芯片没有IOMUX，引脚的复用和配置就是在GPIO模块内部实现的，所以这玩意也得学。
总的来说要操作一个 GPIO 引脚，先用 Pinctrl 把引脚配置为 GPIO ，然后用 GPIO 带的函数具体设置，方便的一b。
在 GPIO 子系统下，我们可以：

1. 在设备树里指定 GPIO 引脚
2. 在驱动代码中：使用 GPIO 子系统的标准函数获得 GPIO、设置 GPIO 方向、读取/设置 GPIO 值

那么，一个一个说。

在设备树里指定 GPIO 引脚

还记得之前“点亮一个LED时”用的啥 GPIO 吗，是不是 GPIO5_3 ，这种写法就是ARM芯片中 GPIO 的典型写法，代表了第五组第三个。
在设备树中，组体现为gpio子节点，如imx6ull.dtsi中：

这里面的gpio1就表示第一组gpio，gpio2就表示第二组，（感觉在说废话。。。）只需要关注其中两个属性：

1. gpio-controller;：代表表示这个节点是一个 GPIO Controller，也就是代表是一组GPIO，它下面有很多引脚
2. #gpio-cells=<2>;：表示这个控制器下每一个引脚要用 2 个 32 位的数(cell)来描述

一般来说，第一个cell指定具体引脚，第二个cell表示有效电平，在自己写的设备树.dts文件中，可以使用gpios或name-gpios来引用引脚，赋值时遵循name-gpios = <gpio组名 cell cell ....>的格式，如下所示：

在驱动代码中获得、设置、读写GPIO引脚

首先是包含头文件，其中legacy系列比较老了，推荐使用d-b系列

#include <linux/gpio/consumer.h> // descriptor-based
或者
#include <linux/gpio.h> // legacy

常用的函数有这么一大坨，推荐使用devm系列的，因为它具有自动释放机制，在设备不存在时资源就会自动释放，比较方便

举个栗子：
设备树中有这么个玩意：

foo_device {
    
    
	compatible = "acme,foo";
	...
	led-gpios = <&gpio 15 GPIO_ACTIVE_HIGH>, /* red */
				<&gpio 16 GPIO_ACTIVE_HIGH>, /* green */
				<&gpio 17 GPIO_ACTIVE_HIGH>; /* blue */
	power-gpios = <&gpio 1 GPIO_ACTIVE_LOW>;
};

那么驱动里面可以这样获得引脚：gpiod_get_index(dev，“name”-gpios，组内第几个，状态设置)

struct gpio_desc *red, *green, *blue, *power;

red = gpiod_get_index(dev, "led", 0, GPIOD_OUT_HIGH);     //led-gpios中的第0个，设置为输出、高有效
green = gpiod_get_index(dev, "led", 1, GPIOD_OUT_HIGH);   //led-gpios中的第1个，设置为输出、高有效
blue = gpiod_get_index(dev, "led", 2, GPIOD_OUT_HIGH);    //led-gpios中的第2个，设置为输出、高有效
power = gpiod_get(dev, "power", GPIOD_OUT_HIGH);          //power-gpios就这一个直接get，设置为输出、高有效

注意：这里面的高有效低有效是逻辑高低，不是实际电压高低，有的设备树很烦就指定低电压为high，高电压为low，可能是叛逆吧。

GPIO子系统LED驱动

大致思路：

1. 设备树节点会被内核转换为 platform_device。
2. 对应的，驱动代码中要注册一个 platform_driver，
3. 在 probe 函数中：获得引脚、注册 file_operations。
4. 在 file_operations 中：设置方向、读值/写值。

其中，设备树节点这些有NXP官方给的设备树工具，设置生成挺好用，要改的就pincontroller和根节点下新加个子节点。
所以从2开始是我们要写在驱动里的，都写在驱动代码里：

与设备树配对，注册platform_driver

加一个id表：

static const struct of_device_id ask100_leds[] = {
    
    
	{
    
     .compatible = "100ask,leddrv" },
	{
    
     },
};

塞到platform_driver里，跟设备树配对用：

static struct platform_driver chip_demo_gpio_driver = {
    
    
	.probe = chip_demo_gpio_probe,
	.remove = chip_demo_gpio_remove,
	.driver = {
    
    
		.name = "100ask_led",
		.of_match_table = ask100_leds,
	},
};

注册platform_driver：

static int __init led_init(void){
    
    
	int err;
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
	err = platform_driver_register(&chip_demo_gpio_driver);//主要是这句register
	return err;
}

在probe里get GPIO

在probe里面 1. 用gpiod_get获得GPIO，2. 注册file_operations结构体：

static struct gpio_desc *led_gpio;

static int chip_demo_gpio_probe(struct platform_device *pdev){
    
    	
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
	
	/* 4.1 设备树中定义有: led-gpios=<...>;	*/
    led_gpio = gpiod_get(&pdev->dev, "led", 0);   
     
	/* 4.2 注册file_operations 	*/
	major = register_chrdev(0, "100ask_led", &led_drv);  /* /dev/led */
	led_class = class_create(THIS_MODULE, "100ask_led_class");
	device_create(led_class, NULL, MKDEV(major, 0), NULL, "100ask_led%d", 0); /* /dev/100ask_led0 */
        
    return 0;
}

在open里设置GPIO为output，gpiod_direction_output( )

static int led_drv_open (struct inode *node, struct file *file){
    
    
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
	/* 根据次设备号初始化LED */
	gpiod_direction_output(led_gpio, 0);
	
	return 0;
}

在write里设置具体引脚值，gpiod_set_value( )

static ssize_t led_drv_write (struct file *file, const char __user *buf, size_t size, loff_t *offset)
{
    
    
	int err;
	char status;	
	printk("%s %s line %d\n", __FILE__, __FUNCTION__, __LINE__);
	/* 根据次设备号和status控制LED */
	err = copy_from_user(&status, buf, 1);
	gpiod_set_value(led_gpio, status);
	
	return 1;
}

实现解除注册和占用的remove函数

static int chip_demo_gpio_remove(struct platform_device *pdev){
    
    
	device_destroy(led_class, MKDEV(major, 0));
	class_destroy(led_class);
	unregister_chrdev(major, "100ask_led");
	gpiod_put(led_gpio);
    
    return 0;
}