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怎样去使用linux下的pintcrl和gpio子系统呢

问答对人有帮助，内容完整，我也想知道答案 0 pinctrl和gpio内部的原理是如何实现的？怎样去使用linux下的pintcrl和gpio子系统呢？ 0
2022-3-7 13:38:09　　评论淘帖0 邀请回答您可以邀请以下用户，快速回答问题 × liutiefu 该类别下有 26 个回答。邀请回答 ze55me 该类别下有 20 个回答。邀请回答 tigerwang711 该类别下有 20 个回答。邀请回答杀狼000 该类别下有 19 个回答。邀请回答 zhuzb0754 该类别下有 19 个回答。邀请回答 YYXIAO 该类别下有 18 个回答。邀请回答冰箱洗衣机该类别下有 18 个回答。邀请回答 jjll652 该类别下有 17 个回答。邀请回答河神大人该类别下有 17 个回答。邀请回答 mede1001 该类别下有 17 个回答。邀请回答安德森大该类别下有 17 个回答。邀请回答 CDCNKA 该类别下有 17 个回答。邀请回答世态薄凉该类别下有 16 个回答。邀请回答熊本熊该类别下有 16 个回答。邀请回答 YOYOOO 该类别下有 16 个回答。邀请回答麻酱该类别下有 16 个回答。邀请回答 szj0213 该类别下有 15 个回答。邀请回答梅利号该类别下有 15 个回答。邀请回答 vinww特烦恼该类别下有 15 个回答。邀请回答 723662364d 该类别下有 15 个回答。邀请回答举报万航渡路相关推荐 • 怎样去控制DLT-RK3288开发板的LED设备子系统呢 880 • RK3328 linux命令是怎样进入gpio口的呢 1693 • 有关win10下的linux子系统命令窗问题 3540 • 怎样去编写一个gpio触发的中断驱动代码程序呢 1259 • 怎样去移植Linux操作系统下的HDMI设备呢 1088 • 怎样去移植基于Linux操作系统下的蓝牙设备驱动呢 1336 • 如何使用Linux内核中的input子系统 1750 • 嵌入式Linux操作系统该怎样去使用呢 1573 • 请问一下RK3288系统是怎样通用GPIO驱动去控制LED的 1174 • 请教大神怎样在基于ARM linux系统下实现网口传输呢？ 2492 2个回答

linux下的pintcrl和gpio子系统就类似于ST的“BSP库”，但是linux的pinctrl和gpio系统实现的功能和过程要远远比STM32的“BSP库”复杂。linux下引入pincrtl和gpio子系统，大大释放了驱动工程师的工作量，特别是引入“设备树”之后，使用一个外设时，对于pin引脚的初始化和管理，只需通过设备树描述即可，然后由pin子系统管理；对于gpio则由gpio子系统管理。

因此，与CPU引脚“关联”的设备驱动，最终都会调用pincrtl和gpio子系统。二者是设备驱动的基础，这二者也是一个设备驱动。

2. pinctrl子系统

2.1 pinctrl子系统功能

CPU的gpio引脚除了的方向、速度、上下拉、驱动能力等基本的电气特性外，一般会包括复用功能，即该引脚既可以作为普通gpio，还可能复位为i2c引脚、uart引脚等。如果采用直接配置寄存器的方式进行驱动开发，会非常繁琐，每更改一个功能就得重新翻阅手册配一遍寄存器，另一方面还可能存在“冲突”问题，比如该引脚已被复用为i2c在使用，但被驱动工程师忽略了，再去使用该gpio时会导致未知预期的问题。引入pintctrl子系统就可以解决诸如此类问题，结合设备树的使用，只需把pin信息在设备树描述清楚，即由pinctrl子系统介入管理。

pinctrl对于pin管理功能：

.关联设备树，根据设备树pin信息在内核起来后进行配置pin引脚

pin复用功能管理

pin电气特性设置

2.2 pin设备树描述

#源自rk3399-firefly-port.dtsi
&pinctrl {
      buttons {
            pwrbtn: pwrbtn {
                     rockchip,pins = <0 5 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_up>;
            };
      };

      leds {
            led_power: led-power {
                     rockchip,pins = <2 27 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>;
            };

            led_user: led-user {
                     rockchip,pins = <0 13 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>;
            };
      };
..........
#源自rk3399.dtsi
i2c3 {
                     i2c3_xfer: i2c3-xfer {
                              rockchip,pins =
                                    <4 17 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>,       #复用为i2c属性
                                    <4 16 RK_FUNC_1 &pcfg_pull_none>;
                     };

                     i2c3_gpio: i2c3_gpio {
                              rockchip,pins =
                                    <4 17 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>,#复用为普通gpio属性
                                    <4 16 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>;
                     };

            };

以上设备树摘自部分rk3399的设备树文件：

按键、LED等pin设置为普通GPIO功能
对于i2c3的pin，存在复用功能，在对应的外设节点的设备树下指定使用哪个pin属性，但不能同时用，同时使用pin子系统会返回错误信息

#源自rk3399.dtsi
i2c3: i2c@ff130000 {
         compatible = "rockchip,rk3399-i2c";
         reg = <0x0 0xff130000 0x0 0x1000>;
         clocks = <&cru SCLK_I2C3>, <&cru PCLK_I2C3>;
         clock-names = "i2c", "pclk";
         interrupts = ;
         pinctrl-names = "default";       #默认功能是i2c
         pinctrl-0 = <&i2c3_xfer>;       #使用i2c复用功能的pin属性
         #address-cells = <1>;
         #size-cells = <0>;
         status = "disabled";
};

关于pin的宏（RK_FUNC_1、RK_FUNC_GPIO等）位于 “kernel/include/dt-bindings/pinctrl/rockchip.h” 中声明。

2.3 pin驱动

pin驱动一般芯片原厂已经提供，rk3399 pin驱动位于源码位于“kernel/drivers/pinctrl/pinctrl-rockship.c”中。“pinctrl-rockchip.c”支持了瑞芯微常用的CPU，如rk3288、rk3399、px30等，使用哪一款CPU，与linux其他驱动一样，可以通过pinctrl节点的设备树进行自动选择匹配。

rockchip pinctrl驱动匹配表

static const struct of_device_id rockchip_pinctrl_dt_match[] = {
      ........
      { .compatible = "rockchip,rk3328-pinctrl",
            .data = &rk3328_pin_ctrl },
      { .compatible = "rockchip,rk3366-pinctrl",
            .data = &rk3366_pin_ctrl },
      { .compatible = "rockchip,rk3368-pinctrl",
            .data = &rk3368_pin_ctrl },
      { .compatible = "rockchip,rk3399-pinctrl",
            .data = &rk3399_pin_ctrl },
      {},
};
static struct platform_driver rockchip_pinctrl_driver = {
      .probe             = rockchip_pinctrl_probe,
      .driver = {
            .name       = "rockchip-pinctrl",
            .pm = &rockchip_pinctrl_dev_pm_ops,
            .of_match_table = rockchip_pinctrl_dt_match,
      },
};

rk3399 pinctrl 节点设备树描述

pinctrl: pinctrl {
            compatible = "rockchip,rk3399-pinctrl";
            rockchip,grf = <&grf>;
            rockchip,pmu = <&pmugrf>;
            #address-cells = <2>;
            #size-cells = <2>;
            ranges;
            .........

3. gpio子系统

3.1 gpio子系统功能

pinctrl子系统主要是管理pin的电气属性和复用功能，而gpio子系统则是管理gpio的申请释放、控制输入输出、io中断等功能。gpio子系统屏蔽了gpio相关寄存器的配置过程，换而提供了常用的接口函数给驱动工程师使用，方便gpio相关的驱动开发。

常见与gpio相关的驱动：

普通字符驱动，LED、Button
通过gpio触发中断的驱动，touch、mp6050

gpio子系统功能

对于驱动层，屏蔽gpio寄存器配置细节，提供统一gpio操作接口

对于BSP层，统一框架，方便不同CPU接入，只需更换pinctrl子系统的驱动

3.2 gpio子系统常用函数

gpio子系统对于驱动层的API位于“/kernel/include/linux/gpio.h”中。

【1】检查gpio是否可用

int gpio_is_valid(int number);

[tr]参数/含义/含义[/tr]

number	gpio序号
返回	可用返回true，不可用返回false

【2】申请使用一个gpio

使用一个gpio前，必须向内核申请该gpio。

int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)

[tr]参数/含义[/tr]

gpio	待申请gpio序号
label	gpio命名
返回	成功返回0，失败返回负数

【3】释放已申请gpio

如果不使用该gpio，则需要释放，否则其他模块申请不到该gpio序号。

int gpio_free(unsigned gpio)

[tr]参数/含义[/tr]

gpio	待释放gpio序号
label	gpio命名

【4】设置gpio输入模式

int gpio_direction_input(unsigned gpio)

[tr]参数含义[/tr]

gpio	待设置gpio序号
返回	成功返回0，失败返回负数

【5】设置gpio输出模式

void gpio_set_value(unsigned gpio, int value)

[tr]参数含义[/tr]

gpio	待设置gpio序号
value	默认输出状态
返回	成功返回0，失败返回负数

【6】读取 gpio状态

int gpio_get_value(unsigned int gpio)

[tr]参数含义[/tr]

gpio	待读取gpio序号
返回	成功返回gpio状态（1/0），失败返回负数

【7】设置 gpio状态

void gpio_set_value(unsigned int gpio, int value)

[tr]参数含义[/tr]

gpio	待设置gpio序号
value	待设置值

【8】中断号映射

int gpio_to_irq(unsigned gpio)

[tr]参数含义[/tr]

gpio	待设置gpio序号
返回	成功返回中断号，失败返回负数

4. 应用

利用pinctrl和gpio子系统实现一个io翻转控制LED。firefly-rk3399板子上有两个LED，分别是power led和user led。linux自带的“gpio-leds”驱动是在linux led框架的基础上实现的，我们使用user led的gpio口，不使用led框架，直接使用gpio子系统实现io输出状态控制和读取。

4.1 修改设备树

【1】首先屏蔽rk3399原有的“led user”设备树，否则驱动会冲突。

leds {
            compatible = "gpio-leds";
            ......
            /*user {
               *    label = "firefly:yellow:user";
               *    linux,default-trigger = "ir-user-click";
               *    gpios = <&gpio0 13 GPIO_ACTIVE_HIGH>;
               *    pinctrl-names = "default";
               *    pinctrl-0 = <&led_user>;
               *    default-state = "off";
               *};
               */
      };

【2】添加本次实现的驱动设备树。

在“kernel/arch/arm64/boot/dts/rockchip/rk3399-firefly.dtsi”

   gpiopin{
            compatible = "gpiopin";       /*驱动兼容属性*/
            gpios = <&gpio0 13 GPIO_ACTIVE_HIGH>;/* gpio描述，提供给pinctrl子系统使用*/
            pinctrl-names = "default";       /*pin脚默认状态*/
            pinctrl-0 = <&led_user>;       /*直接使用rk原命名的pin脚设备树,也可以单独重新命名*/
            default-state = "off";             /*默认gpio输出0*/
      };
#源自rk3399-firefly-port.dtsi
&pinctrl {
      leds {
            led_power: led-power {
                     rockchip,pins = <2 27 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>;
            };

            led_user: led-user {
                     rockchip,pins = <0 13 RK_FUNC_GPIO &pcfg_pull_none>;/*pin脚为普通gpio模式*/
            };
      };

修改完设备树，可以编译内核，更新板子boot区域（内核和设备树文件）。

4.2 驱动源码

设备驱动则是套用linux的platform驱动框架了，platform驱动框架结合设备树一起使用，通过设备节点和驱动匹配，然后注册驱动。另外，通过gpio子系统，控制一个gpio是非常简易的事情了，就类似使用STM32的标准库控制gpio。

4.2.1 platform驱动匹配和注册

static struct of_device_id of_gp0_ids[] = {
{.compatible = "gpiopin"},       /* 与节点设备树“compatible ”属性一致 */
{ }
};

static struct platform_driver gp0_driver = {
      .driver = {
      .owner = THIS_MODULE,
      .name    = DEV_NAME,
      .of_match_table = of_match_ptr(of_gp0_ids),
      },
      .probe          = gp0_probe,
      .remove = gp0_remove,
};

module_platform_driver(gp0_driver);             /* platform 驱动注册和注销 */

2022-3-7 15:11:40 评论

李悠冉

答案对人有帮助，有参考价值 0 4.2.2 probe probe探测函数，驱动和设备树匹配时，会调用该函数，该函数完成gpio配置及字符驱动的创建过程。调用gpio子系统函数接口和获取设备树节点属性进行配置gpio 创建字符驱动 static int gp0_probe(struct platform_device pdev) { struct device dev; int ret = -1; dev_t id = 0; //gp0.nd = of_find_node_by_path("/gpiopin"); gp0.nd = pdev->dev.of_node; if(gp0.nd == NULL) { printk("get node faileedn"); return -1; } gp0.gpio = of_get_named_gpio(gp0.nd, "gpios", 0);/* 获取gpio序号，"gpios"为设备树的描述信息 / if(gp0.gpio < 0) { printk("get gpio failedn"); return -1; } ret = gpio_request(gp0.gpio, "gp0"); / 申请GPIO / if(ret < 0) { printk("gpio request failedn"); return ret; } ret = gpio_direction_output(gp0.gpio, 0); / output，low default / if(ret<0) { printk("gpio set failedn"); gpio_free(gp0.gpio); return ret; } /创建字符驱动过程/ ...... } 4.2.3 read / write read/write函数主要调用gpio子系统函数读取或者设置gpio状态。 static ssize_t gp0_read(struct file pfile, char __user buf, size_t size, loff_t offset) { int ret = 0; struct gpiopin_dev p; char level = 0; p = pfile->private_data; level = gpio_get_value(p->gpio); ret = copy_to_user(buf, &level, sizeof(level)); return ret; } static ssize_t gp0_write(struct file pfile, const char __user buf, size_t size, loff_t offset) { int ret = 0; struct gpiopin_dev p; char level = 0; p = pfile->private_data; ret = copy_from_user(&level, buf, size); gpio_set_value(p->gpio, level); return ret; } 4.3 Makefile ifeq ($(KERNELRELEASE),) KERNELDIR = /opt/rk3399/linux-sdk/linux-sdk/kernel PWD := $(shell pwd) modules: $(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules clean: rm -rf .o .ko .mod.o .mod.c .symvers else obj-m := gpiopin.o endif 4.4 运行 4.4.1 加载驱动执行Makefile把驱动程编译为模块文件，生成gpiopin.ko文件，把文件通过NFS、U盘等传输至板子，系统起来后手动insmod到内核。驱动加载成功，会在“/dev”目录上生成设备文件。如图，“gp0”就是生成的驱动文件。 4.4.2 测试应用程序，执行“aarch64-linux-gnu-gcc gpiopin_app.c -o gpiopin_app”，生成可以执行文件“gpiopin_app”，把文件通过NFS、U盘等传输至板子“/home”目录，然后需更改文件属性，增加可执行属性。 int main(int argc, int *argv) { int fd; uint8_t w_level = 1, r_level = 0; fd = open("/dev/gp0", O_RDWR); if(-1 == fd) { perror("open gpiopin failedn"); return -1; } printf("open gpiopin driver succn"); for(;;) { write(fd, &w_level, 1); read(fd, &r_level, 1); printf("pin = %dn", r_level); w_level = !w_level; sleep(1); } close(fd); return 0; } 5.源码 6. 参考本文主要目的是理清pinctrl子系统和gpio子系统的使用，关于pinctrl和gpio内部的原理实现可以参考以下分析文章。pinctrl子系统和gpio子系统的驱动属于原厂“BSP”范畴，芯片原厂已经实现，如果是驱动工程师只需熟悉其接口（当然能够深入理解其实现原理和框架是最好的）即可进行驱动开发工作。

2022-3-7 15:11:43 评论举报李杨