关于pinctrl驱动的一些实践与理解

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2021-08-19 22:52 821阅读 0赞

> CPU：F1C100S  
> 目标系统：linux5.2

## suniv-f1c100s-licheepi-nano 设备树有这样一段： ##

pio: pinctrl@1c20800 { 
    			compatible = "allwinner,suniv-f1c100s-pinctrl";
    			reg = <0x01c20800 0x400>;
    			interrupts = <38>, <39>, <40>;
    			clocks = <&ccu CLK_BUS_PIO>, <&osc24M>, <&osc32k>;
    			clock-names = "apb", "hosc", "losc";
    			gpio-controller;
    			interrupt-controller;
    			#interrupt-cells = <3>;
    			#gpio-cells = <3>;
    
    			uart0_pe_pins: uart0-pe-pins { 
    				pins = "PE0", "PE1";
    				function = "uart0";
    			};
    			
    			lcd_rgb666_pins: lcd-rgb666-pins { 
    				pins = "PD0", "PD1", "PD2", "PD3", "PD4",
    				       "PD5", "PD6", "PD7", "PD8", "PD9",
    				       "PD10", "PD11", "PD12", "PD13", "PD14",
    				       "PD15", "PD16", "PD17", "PD18", "PD19",
    				       "PD20", "PD21";
    				function = "lcd";
    			};
    			
    			mmc0_pins: mmc0-pins { 
    				pins = "PF0", "PF1", "PF2", "PF3", "PF4", "PF5";
    				function = "mmc0";
    			};
    		};

## 首先我给自己提出问题： ##

**1、pinctrl资源怎么和pinctrl驱动匹配的（linux内核是怎么做的？）  
2、reg = <0x01c20800 0x400>; gpio的物理地址在内核哪里被映射成虚拟地址的？  
3、每次启动映射的虚拟地址是固定的？ 【注：在内核代码不变的情况下，包括驱动】  
4、probe函数在获取设备相关信息（例如映射后的GPIO虚拟基地址）后怎么保存，供以后调用的？  
5、既然pinctrl驱动的工作已经做完了，我们怎么去使用GPIO（gpio的操作）?**

## 下面解决问题： ##

**1、pinctrl资源怎么和pinctrl驱动匹配的（linux内核是怎么做的？）**

首先我找到了pinctrl驱动程序所在位置（linux-nano-5.2-tf\\drivers\\pinctrl\\sunxi\\pinctrl-suniv-f1c100s.c）

pinctrl-suniv-f1c100s.c分析

.......前面代码省略，看最下面
    static const struct of_device_id suniv_f1c100s_pinctrl_match[] = { 
    	{  .compatible = "allwinner,suniv-f1c100s-pinctrl", },  //去设备设备树中匹配"allwinner,suniv-f1c100s-pinctrl"
    	{ }
    };
    
    static struct platform_driver suniv_f1c100s_pinctrl_driver = { 
    	.probe	= suniv_pinctrl_probe,
    	.driver	= { 
    		.name		= "suniv-f1c100s-pinctrl",
    		.of_match_table	= suniv_f1c100s_pinctrl_match,  //匹配设备树中的pinctrl
    	},
    };
    builtin_platform_driver(suniv_f1c100s_pinctrl_driver); //在这里注册了suniv_f1c100s_pinctrl_driver这个驱动

最终匹配到了pinctrl资源到驱动中。

**2、reg = <0x01c20800 0x400>; gpio的物理地址在内核哪里被映射成虚拟地址的？**

估计应该是驱动程序进行映射的。  
好了看看驱动程序注册后要执行的代码：

.probe	= suniv_pinctrl_probe

static int suniv_pinctrl_probe(struct platform_device *pdev)
    { 
    	return sunxi_pinctrl_init(pdev,
    				  &suniv_f1c100s_pinctrl_data);
    }

sunxi\_pinctrl\_init–>调用了sunxi\_pinctrl\_init\_with\_variant如下：

pctl->membase = devm\_ioremap\_resource(&pdev->dev, res); 就是这句把物理地址映射成虚拟地址的。  
我们可以看看devm\_ioremap\_resource函数。

void __iomem *devm_ioremap_resource(struct device *dev,
    				    const struct resource *res)
    { 
    	resource_size_t size;
    	void __iomem *dest_ptr;
    
    	BUG_ON(!dev);
    
    	if (!res || resource_type(res) != IORESOURCE_MEM) { 
    		dev_err(dev, "invalid resource\n");
    		return IOMEM_ERR_PTR(-EINVAL);
    	}
    
    	size = resource_size(res);
    
    	if (!devm_request_mem_region(dev, res->start, size, dev_name(dev))) { 
    		dev_err(dev, "can't request region for resource %pR\n", res);
    		return IOMEM_ERR_PTR(-EBUSY);
    	}
    
    	dest_ptr = devm_ioremap(dev, res->start, size);
    	if (!dest_ptr) { 
    		dev_err(dev, "ioremap failed for resource %pR\n", res);
    		devm_release_mem_region(dev, res->start, size);
    		dest_ptr = IOMEM_ERR_PTR(-ENOMEM);
    	}
    
    	return dest_ptr;
    }

其中2个比较重点的函数devm\_request\_mem\_region、devm\_ioremap ，先申请后映射。最后返回dest\_ptr。  
dest\_ptr：映射后的虚拟地址

**3、每次启动映射的虚拟地址是固定的？**  
下面使用printk打印映射后的虚拟地址。

int sunxi_pinctrl_init_with_variant(struct platform_device *pdev,
    				    const struct sunxi_pinctrl_desc *desc,
    				    unsigned long variant)
    { 
    	struct device_node *node = pdev->dev.of_node;
    	struct pinctrl_desc *pctrl_desc;
    	struct pinctrl_pin_desc *pins;
    	struct sunxi_pinctrl *pctl;
    	struct pinmux_ops *pmxops;
    	struct resource *res;
    	int i, ret, last_pin, pin_idx;
    	unsigned long test_vmadr ;  //++++++++++++添加一个长整形变量
    	struct clk *clk;
    
    	pctl = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*pctl), GFP_KERNEL);
    	if (!pctl)
    		return -ENOMEM;
    	platform_set_drvdata(pdev, pctl);
    
    	raw_spin_lock_init(&pctl->lock);
    
    	res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
    	pctl->membase = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
    	/* */
    	test_vmadr =*(unsigned long *)pctl->membase;//++++++++++++获取该虚拟地址的值
    	printk(KERN_EMERG "PinCtrl_Driver(-- %lx --)\n",test_vmadr );//++++++++++++打印该虚拟地址的值
    	test_vmadr =(unsigned long *)pctl->membase;//++++++++++++获取该虚拟地址
    	printk(KERN_EMERG "PinCtrl_Driver(-- %lx --)\n",test_vmadr );//++++++++++++打印该虚拟地址

重启开发板，多重启几次观察终端始终输出如下值：

PinCtrl_Driver(-- 7777 --)
    PinCtrl_Driver(-- c284f800  --)

结论： 在驱动中每次物理地址映射后的虚拟地址和虚拟地址的值固定（在内核代码不变的情况下）。

**4、probe函数在获取设备相关信息（例如映射后的GPIO虚拟基地址）后怎么保存，供以后调用的？**  
通常，会在驱动的probe函数中获取device的相关信息，然后使用 platform\_set\_drvdata进行保存。在其他函数中要用到时（比如remove），通过platform\_get\_drvdata来获取。

**5、既然pinctrl驱动的工作已经做完了，我们怎么去使用GPIO（gpio的操作）?**

> 引用内容来自： http://blog.csdn.net/tommy\_wxie/article/details/9427047
> 
> Linux内核中gpio是最简单，最常用的资源(和 interrupt ,dma,timer一样)驱动程序，应用程序都能够通过相应的接口使用gpio，gpio使用0～MAX\_INT之间的整数标识，不能使用负数,gpio与硬件体系密切相关的,不过linux有一个框架处理gpio，能够使用统一的接口来操作gpio.在讲gpio核心(gpiolib.c)之前先来看看gpio是怎么使用的。
> 
>  用户空间访问gpio，即通过sysfs接口访问gpio，下面是/sys/class/gpio目录下的三种文件：  
>  \--export/unexport文件  
> –gpioN指代具体的gpio引脚  
> –gpio\_chipN指代gpio控制器  
> 必须知道以上接口没有标准device文件和它们的链接。

用户空间操作GPIO

通过sysfs在用户空间使用GPIO，首先将GPIO使用export 导出到用户空间之中（方法如下）  
cd /sys/class/gpio/ ；先访问/sys/class/gpio目录  
echo 132 > export ；执行会创建gpio132这个目录  
cd /sys/class/gpio/gpio132

设置为输入，并读值：  
echo “in” > direction  
cat value

设置为输出，并设置值：  
cd /sys/class/gpio/gpio132  
echo “out” > direction  
echo 1 > value 或 echo 0 > value

内核空间操作GPIO

二 内核中gpio的使用
    
         1 测试gpio端口是否合法 int gpio_is_valid(int number); 
         
         2 申请某个gpio端口当然在申请之前需要显示的配置该gpio端口的pinmux
            int gpio_request(unsigned gpio, const char *label)
            
         3 标记gpio的使用方向包括输入还是输出
           /*成功返回零失败返回负的错误值*/ 
           int gpio_direction_input(unsigned gpio); 
           int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value); 
           
         4 获得gpio引脚的值和设置gpio引脚的值(对于输出)
            int gpio_get_value(unsigned gpio);
            void gpio_set_value(unsigned gpio, int value); 
            
         5 gpio当作中断口使用
            int gpio_to_irq(unsigned gpio); 
            返回的值即中断编号可以传给request_irq()和free_irq()
            内核通过调用该函数将gpio端口转换为中断，在用户空间也有类似方法
            
         6 导出gpio端口到用户空间
           int gpio_export(unsigned gpio, bool direction_may_change); 
            内核可以对已经被gpio_request()申请的gpio端口的导出进行明确的管理，
            参数direction_may_change表示用户程序是否允许修改gpio的方向，假如可以
            则参数direction_may_change为真
            /* 撤销GPIO的导出 */ 
            void gpio_unexport();