一、GPIO子系统重要概念

1.1 引入

在单片机的时代，操作GPIO需要通过寄存器来操作GPIO引脚，即使LED驱动程序，对于不同的板子，它的代码也完全不同。
当BSP工程师实现了GPIO子系统后，我们就可以：

  • 在设备树里指定GPIO引脚
  • 在驱动代码中，使用GPIO子系统的标准函数。获得GPIO，用来设置GPIO方向、读取/设置值。
    这样的驱动代码，将和单独的板子无关。

1.2 在设备树中指定引脚

基本上所有的ARM芯片的GPIO，都分为几组，每组都有若干个引脚。
所以在使用GPIO子系统之前，就要先确定：它时哪组的，在组里的哪一个

通过设备树中的代码，能够更直观的看到一些gpio的写法。

Android GPIO引脚怎么控制 gpio_active_high_gpio

gpio-controller;		//表示节点是一个gpio controller，它有很多引脚
#gpio-cells = <2>;	//表示这个控制器下每个引脚都要用2个32为的数（cell）来描述
//这两个数是gpio controller自己决定的
//普遍的做法是，用第1个cell来表示哪一个引脚，用第2个cell来表示有效电平：
GPIO_ACTIVE_HGIH:高电平有效
GPIO_ACTIVE_LOW:低电平有效

定义GPIO Controller是芯片厂家的工作。我们需要自己定义引用的引脚，在设备节点中使用属性[<name>-]gpios来表示：

Android GPIO引脚怎么控制 gpio_active_high_devicetree_02

这里既可以使用gpios属性，也可以使用name-gpios属性。

1.3 在驱动代码中调用GPIO子系统

写好了设备树的GPIO配置，还要清楚驱动中是如何调用GPIO子系统的。
GPIO子系统由于历史原因，存在两套接口：

  • 基于描述符的（descriptor-based）：函数前缀为gpiod_开头，使用struct gpio_desc来描述一个引脚
    相关的头文件#include <linux/gpio/consumer.h>
  • 遗产版本（legacy）：函数前缀为gpio_，用一个整数来描述引脚
    相关的头文件#include <linux/gpio.h>

相关的函数

  1. 获得GPIO

descriptor

legacy

说明

gpiod_get

gpio_request

gpiod_get_index

gpiod_get_array

gpio_request_array

devm_gpiod_get

前缀为devm的含义是“设备资源管理”，是一种自动释放资源的机制

devm_gpiod_get_index

它的思想是“资源是属于设备的，设备不存在时资源就可以自动释放”

devm_gpiod_get_array

建议使用devm版本的函数

  1. 设置方向

descriptor

legacy

说明

gpiod_direction_input

gpio_direction_input

gpiod_direction_output

gpio_direction_output

  1. 读写值

descriptor

legacy

说明

gpiod_get_value

gpio_get_value

gpiod_set_value

gpio_set_value

  1. 释放GPIO

descriptor

legacy

说明

gpio_free

gpio_free

gpiod_put

gpio_free_array

gpiod_put_array

devm_gpiod_put

devm_gpiod_put_array

1.3.1 新的设备树+gpiod的方式举例：

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>;
	};

使用函数获得引脚

struct gpio_desc *red, *green, *blue, *power;
red = gpiod_get_index(dev, "led", 0, GPIOD_OUT_HIGH);
green = gpiod_get_index(dev, "led", 1, GPIOD_OUT_HIGH);
blue = gpiod_get_index(dev, "led", 2, GPIOD_OUT_HIGH);
power = gpiod_get(dev, "power", GPIOD_OUT_HIGH);

1.3.2 旧的gpio函数举例

如果需要使用gpio_函数，需要知道引脚号，引脚号的计算：
每个注册的GPIO Controller会确定它的"base number"，那么这个控制器里的第n号引脚的号码就是，base number + n
也可以通过sysfs来确定base number

  • sysfs中的访问方法（IMX6ULL）
  1. 先在开发板的/sys/class/gpio目录下，找到各个gpiochipxxx目录
  2. 然后进入某个gpiochip目录，查看文件label的内容
  3. 根据label的内容对比设备树。比如label内容来自设备树，寄存器基地址来自设备树

Android GPIO引脚怎么控制 gpio_active_high_devicetree_03


gpiochip96对应gpio4

  1. 基于sysfs操作用脚
# 对于输入引脚
echo  110 > /sys/class/gpio/export
echo in > /sys/class/gpio/gpio110/direction
cat /sys/class/gpio/gpio110/value
echo  110 > /sys/class/gpio/unexport
# 如果驱动已经使用了引脚，那么会export失败

# 对于输出引脚，假设引脚号为N，可以用下面的方法设置它的值为1：
echo  N > /sys/class/gpio/export
echo out > /sys/class/gpio/gpioN/direction
echo 1 > /sys/class/gpio/gpioN/value
echo  N > /sys/class/gpio/unexport
  • sysfs中的访问方法（STM32MP157）