Linux 4.x 之Gpio分析(一)Gpiolib庫1
下面的內容均在imx6平臺上舉例,這一次分析希望將整個GPIO子系統的所有細節整理清晰。
第一篇從gpiolib入手,後面的邊分析邊寫.
開始之前給自己提幾個問題
- 驅動開發中的GPIO API 究竟是怎麼實現的?
- GPIO的中斷又是怎麼實現的?
- GPIO號和IRQ的號碼怎麼對映的?
1.晶片定義
我們在驅動程式中會用到gpio_request(x),這裡的x便是gpio的編號,而GPIO通常會分組,在原理圖經常會看見GPIO2_5類似的標識,通常我們先會翻閱一下datesheet來了解一下這塊晶片的定義是如何。
在imx6晶片中的將GPIO分成了若干組,每組為32個管腳。
我們簡單的閱讀一下晶片手冊:
IMX6的gpio控制結構:
我們的晶片會引出一堆引腳,而在晶片的內部會整合很多control,(我們稱這些control為block)其中的引腳可以功能複用,比如說A1 A2腳支援I2C功能也支援GPIO功能,我可以將I2C1_control的管腳連線過來,或者將GPIO1_1的管腳連線上來,這個就是IOMUX的作用:提供PIN不同的功能切換。
所以我們在使用晶片之前會先根據主機板的配置先將各個管腳配置為正確的功能的Pin.
暫存器:
- Data register (GPIO_DR)
- GPIO direction register (GPIO_GDIR)
- Pad sample register (GPIO_PSR)
- Interrupt control registers (GPIO_ICR1, GPIO_ICR2)
- Interrupt mask register (GPIO_IMR)
- Interrupt status register (GPIO_ISR)
- GPIO edge select register (GPIO_EDEG_SEL )
簡單介紹一下
- DR 當作為輸出時控制管腳高低電平
- GDIR 控制管腳作為輸入還是輸出
- PSR 作為輸出時獲取管腳的高低電平
- ICR1 ICR2 是配置中斷的觸發方式 高/低電平觸發 上升/下降沿 觸發
- IMR 中斷遮蔽暫存器
- ISR 中斷狀態暫存器 哪個管腳觸發了中斷
- EDEG_SEL 邊緣觸發模式(上/下沿都觸發)
GPIO有7組,每組32個,最後一組14個
2.裝置樹
我們瞭解了一下內部的結構,接著就要開始看程式碼了,在看程式碼之前看看裝置樹,才能定位到程式碼在哪裡。
這裡只列出一個gpio-controller
aliases {
ethernet0 = &fec;
can0 = &can1;
can1 = &can2;
gpio0 = &gpio1;
gpio1 = &gpio2;
.....
}
gpio1: [email protected]0209c000 {
compatible = "fsl,imx6q-gpio", "fsl,imx35-gpio";
reg = <0x0209c000 0x4000>;
interrupts = <0 66 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>,
<0 67 IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH>;
gpio-controller;
#gpio-cells = <2>;
interrupt-controller;
#interrupt-cells = <2>;
};
我們通過compatible的值可以找到對應的驅動程式碼路徑 driver/gpio/gpio-mxc.c
GPIO1控制暫存器的地址是0x0209c000,長度0x4000,使用66和67號中斷。
這裡疑惑的地方是為什只用了兩個中斷號,而不是32個?
我們知道一個GPIO控制是通過匯流排連線到CPU,中斷連線到中斷控制器(GIC),那麼中斷線太多就以為著GIC的數量也需要增加,如果GPIO控制器內部進行判斷是哪個管腳觸發的那麼就可以避免GIC的數量。
而我們的晶片內部只有一個GIC.
IRQ | Source | Interrupt Description |
---|---|---|
32 | IOMUXC | General Purpose Register 1 from IOMUXC. Used to notify cores on exception condition whileboot. |
33 | DAP | Debug Access Port interrupt request |
98 | GPIO1 | Combined interrupt indication for GPIO1 signals 0 - 15. |
99 | GPIO1 | Combined interrupt indication for GPIO1 signals 16 - 31. |
這裡中斷號的來源是晶片手冊,因為GIC的連線是這樣的,這裡0-31是內部使用,32開始用作外設。
驅動中用編號0直接開始編號。
地址參考暫存器MAP
Absolute | address | Register name Widt (bits) | Access | Reset value |
---|---|---|---|---|
209_C000 | GPIO data register (GPIO1_DR) | 32 | R/W | 0000_0000h |
209_C004 | GPIO direction register (GPIO1_GDIR) | 32 | R/W | 0000_0000h |
209_C008 | GPIO pad status register (GPIO1_PSR) | 32 | R | 0000_0000h |
209_C00C | GPIO interrupt configuration register1 (GPIO1_ICR1) | 32 | R/W | 0000_0000h |
209_C010 | GPIO interrupt configuration register2 (GPIO1_ICR2) | 32 | R/W | 0000_0000h |
209_C014 | GPIO interrupt mask register (GPIO1_IMR) | 32 | R/W | 0000_0000h |
209_C018 | GPIO interrupt status register (GPIO1_ISR) | 32 | w1c | 0000_0000h |
209_C018 | GPIO interrupt status register (GPIO1_ISR) | 32 | w1c | 0000_0000h |
209_C01C | GPIO edge select register (GPIO1_EDGE_SEL) | 32 | R/W | 0000_0000h |
20A_0000 | GPIO data register (GPIO2_DR) | 32 | R/W | 0000_0000h |
3.程式碼
從裝置樹中我們知道了程式碼的路徑位置,我們先看看gpio這個目錄的Makefile:
obj-$(CONFIG_GPIO_DEVRES) += devres.o
obj-$(CONFIG_GPIOLIB) += gpiolib.o
obj-$(CONFIG_GPIOLIB) += gpiolib-legacy.o
obj-$(CONFIG_OF_GPIO) += gpiolib-of.o
obj-$(CONFIG_GPIO_SYSFS) += gpiolib-sysfs.o
obj-$(CONFIG_GPIO_ACPI) += gpiolib-acpi.o
# Device drivers. Generally keep list sorted alphabetically
obj-$(CONFIG_GPIO_GENERIC) += gpio-generic.o
obj-$(CONFIG_GPIO_74X164) += gpio-74x164.o
.....(省略一些無關緊要的內容)
obj-$(CONFIG_GPIO_MXC) += gpio-mxc.o
這裡分三類:
1. gpiolib的程式碼
2. gpio-generic程式碼
3. gpio特定平臺的程式碼
程式碼的結構:
GPIOLIB 呼叫 GPIO_GENRIC 呼叫 GPIO_MXC
接著我們開始分析程式碼:
程式碼主要講了初始化GPIO控制器和GPIO的中斷控制器,這裡先分析gpio控制器和如何與gpiolib聯絡
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 */ }
};
enum mxc_gpio_hwtype {
IMX1_GPIO, /* runs on i.mx1 */
IMX21_GPIO, /* runs on i.mx21 and i.mx27 */
IMX31_GPIO, /* runs on i.mx31 */
IMX35_GPIO, /* runs on all other i.mx */
};
static struct platform_device_id mxc_gpio_devtype[] = {
{
.name = "imx1-gpio",
.driver_data = IMX1_GPIO,
}, {
.name = "imx21-gpio",
.driver_data = IMX21_GPIO,
}, {
.name = "imx31-gpio",
.driver_data = IMX31_GPIO,
}, {
.name = "imx35-gpio",
.driver_data = IMX35_GPIO,
}, {
/* sentinel */
}
};
這裡是為了相容性考慮,這個分支感覺寫的很有水準以後可以借鑑一下。
接著來看看porbe 的流程
static int mxc_gpio_probe(struct platform_device *pdev)
{
struct device_node *np = pdev->dev.of_node;
struct mxc_gpio_port *port;
struct resource *iores;
int irq_base;
int err;
mxc_gpio_get_hw(pdev); //1
port = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*port), GFP_KERNEL);
if (!port)
return -ENOMEM;
//從裝置樹中獲取暫存器地址,IOREMAP就是將實體地址轉化稱虛擬地址
iores = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
port->base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, iores);
if (IS_ERR(port->base))
return PTR_ERR(port->base);
//從裝置樹中獲取中斷號,上面也解釋了為啥是2個。
port->irq_high = platform_get_irq(pdev, 1);
port->irq = platform_get_irq(pdev, 0);
if (port->irq < 0)
return port->irq;
//關中斷,清理中斷觸發狀態。
//中斷遮蔽位的作用就是是否要關心這個中斷
//中斷狀態位的作用就是,當中斷髮生了,我們需要查一下是誰發生了中斷。
/* disable the interrupt and clear the status */
writel(0, port->base + GPIO_IMR);
writel(~0, port->base + GPIO_ISR);
if (mxc_gpio_hwtype == IMX21_GPIO) {
/*
* Setup one handler for all GPIO interrupts. Actually setting
* the handler is needed only once, but doing it for every port
* is more robust and easier.
*/
irq_set_chained_handler(port->irq, mx2_gpio_irq_handler);
} else {
/* setup one handler for each entry */
//2
//函式修改父中斷的流控函式,當發生中斷,中斷控制器會去呼叫這個函式
irq_set_chained_handler(port->irq, mx3_gpio_irq_handler);
irq_set_handler_data(port->irq, port);
if (port->irq_high > 0) {
/* setup handler for GPIO 16 to 31 */
irq_set_chained_handler(port->irq_high,
mx3_gpio_irq_handler);
irq_set_handler_data(port->irq_high, port);
}
}
//3
err = bgpio_init(&port->bgc, &pdev->dev, 4,
port->base + GPIO_PSR,
port->base + GPIO_DR, NULL,
port->base + GPIO_GDIR, NULL, 0);
if (err)
goto out_bgio;
//設定gpio和軟體中斷號對映的關係
port->bgc.gc.to_irq = mxc_gpio_to_irq;
//設定gpio的編號基數
port->bgc.gc.base = (pdev->id < 0) ? of_alias_get_id(np, "gpio") * 32 :
pdev->id * 32;
//將GPIO控制器計入到gpiolib驅動的連結串列中,也就是之後我們可以gpio_direction去操作io了
err = gpiochip_add(&port->bgc.gc);
if (err)
goto out_bgpio_remove;
irq_base = irq_alloc_descs(-1, 0, 32, numa_node_id());
if (irq_base < 0) {
err = irq_base;
goto out_gpiochip_remove;
}
//向中斷控制器註冊並建立對映關係
port->domain = irq_domain_add_legacy(np, 32, irq_base, 0,
&irq_domain_simple_ops, NULL);
if (!port->domain) {
err = -ENODEV;
goto out_irqdesc_free;
}
//初始化gpio中斷控制器
/* gpio-mxc can be a generic irq chip */
mxc_gpio_init_gc(port, irq_base);
list_add_tail(&port->node, &mxc_gpio_ports);
return 0;
out_irqdesc_free:
irq_free_descs(irq_base, 32);
out_gpiochip_remove:
gpiochip_remove(&port->bgc.gc);
out_bgpio_remove:
bgpio_remove(&port->bgc);
out_bgio:
dev_info(&pdev->dev, "%s failed with errno %d\n", __func__, err);
return err;
}
先看 mxc_gpio_get_hw吧,其實也就是初始化了兩個全域性變數:
static enum mxc_gpio_hwtype mxc_gpio_hwtype;
static struct mxc_gpio_hwdata *mxc_gpio_hwdata;
static void mxc_gpio_get_hw(struct platform_device *pdev)
{
const struct of_device_id *of_id =
of_match_device(mxc_gpio_dt_ids, &pdev->dev);
enum mxc_gpio_hwtype hwtype;
if (of_id)
pdev->id_entry = of_id->data;
hwtype = pdev->id_entry->driver_data;
if (mxc_gpio_hwtype) {
/*
* The driver works with a reasonable presupposition,
* that is all gpio ports must be the same type when
* running on one soc.
*/
BUG_ON(mxc_gpio_hwtype != hwtype);
return;
}
if (hwtype == IMX35_GPIO)
mxc_gpio_hwdata = &imx35_gpio_hwdata;
else if (hwtype == IMX31_GPIO)
mxc_gpio_hwdata = &imx31_gpio_hwdata;
else
mxc_gpio_hwdata = &imx1_imx21_gpio_hwdata;
mxc_gpio_hwtype = hwtype;
}
看一眼這兩個變數是何方神聖:
enum mxc_gpio_hwtype {
IMX1_GPIO, /* runs on i.mx1 */
IMX21_GPIO, /* runs on i.mx21 and i.mx27 */
IMX31_GPIO, /* runs on i.mx31 */
IMX35_GPIO, /* runs on all other i.mx */
};
struct mxc_gpio_hwdata {
unsigned dr_reg;
unsigned gdir_reg;
unsigned psr_reg;
unsigned icr1_reg;
unsigned icr2_reg;
unsigned imr_reg;
unsigned isr_reg;
int edge_sel_reg;
unsigned low_level;
unsigned high_level;
unsigned rise_edge;
unsigned fall_edge;
};
static struct mxc_gpio_hwdata imx35_gpio_hwdata = {
.dr_reg = 0x00,//寫如內容驅動IO
.gdir_reg = 0x04,//控制IO的方向 input output
.psr_reg = 0x08,//讀IO口電平
.icr1_reg = 0x0c,//中斷1 0-15
.icr2_reg = 0x10,//中斷2 16-31 控制電平觸發方式 00 low 01 hig 10 rise 11 fall
.imr_reg = 0x14,//中斷遮蔽位
.isr_reg = 0x18,//中斷狀態暫存器,中斷是否發生
.edge_sel_reg = 0x1c,//覆蓋ICR暫存器,選擇EDGE方式(上升沿下降沿均觸發這個意思把?)
.low_level = 0x00,
.high_level = 0x01,
.rise_edge = 0x02,
.fall_edge = 0x03,
};
原來不就是記錄一下控制暫存器是 imx35,和對應的暫存器的偏移位置而已。
我們先看port這個變數的結構,這裡就是為了初始化這個結構體。
struct mxc_gpio_port {
struct list_head node;
void __iomem *base; //gpio暫存器基地址
int irq; //gpio中斷號0-15用這個
int irq_high; //gpio中斷號16-31用這個
struct irq_domain *domain; //irq_domain放到中斷裡面再介紹吧
struct bgpio_chip bgc;//這個結構存放了暫存器的資訊主要在gpio-genirc中用
u32 both_edges;//雙邊沿觸發的標識位,主要是為了相容不帶邊雙沿觸發暫存器的晶片
};
struct bgpio_chip {
struct gpio_chip gc;
unsigned long (*read_reg)(void __iomem *reg);
void (*write_reg)(void __iomem *reg, unsigned long data);
void __iomem *reg_dat;
void __iomem *reg_set;
void __iomem *reg_clr;
void __iomem *reg_dir;
/* Number of bits (GPIOs): <register width> * 8. */
int bits;
/*
* Some GPIO controllers work with the big-endian bits notation,
* e.g. in a 8-bits register, GPIO7 is the least significant bit.
*/
unsigned long (*pin2mask)(struct bgpio_chip *bgc, unsigned int pin);
/*
* Used to lock bgpio_chip->data. Also, this is needed to keep
* shadowed and real data registers writes together.
*/
spinlock_t lock;
/* Shadowed data register to clear/set bits safely. */
unsigned long data;
/* Shadowed direction registers to clear/set direction safely. */
unsigned long dir;
};
bgpio_chip 我們可以在程式碼bgpio_init那裡讀程式碼分析它,暫時先不看了。
好!我們接著看probe中註釋2程式碼:
static void mx3_gpio_irq_handler(u32 irq, struct irq_desc *desc)
{
u32 irq_stat;
struct mxc_gpio_port *port = irq_get_handler_data(irq);
struct irq_chip *chip = irq_get_chip(irq);
chained_irq_enter(chip, desc);
//讀中斷狀態暫存器確定哪個管腳發生中斷,並且如何中斷遮蔽位為0,忽略這個中斷
irq_stat = readl(port->base + GPIO_ISR) & readl(port->base + GPIO_IMR);
//呼叫中斷處理程式
mxc_gpio_irq_handler(port, irq_stat);
chained_irq_exit(chip, desc);
}
/* handle 32 interrupts in one status register */
static void mxc_gpio_irq_handler(struct mxc_gpio_port *port, u32 irq_stat)
{
while (irq_stat != 0) {
//fls或去最高有效位(從低位往左數最後的有效bit位)
//這裡就是得到哪個管腳觸發的中斷,一一處理,而且優先順序就是按照這個規則來了。
int irqoffset = fls(irq_stat) - 1;
//這裡的做法是為了讓沒有雙邊沿觸發的晶片,用輪流高低電平觸發的方式解決。
//imx6晶片忽略就好,也看了半天才看清楚原來是這樣。
if (port->both_edges & (1 << irqoffset))
mxc_flip_edge(port, irqoffset);
//irq_find_mapping 這個再說吧,先記一下
generic_handle_irq(irq_find_mapping(port->domain, irqoffset));
irq_stat &= ~(1 << irqoffset);
}
}
static void mxc_flip_edge(struct mxc_gpio_port *port, u32 gpio)
{
void __iomem *reg = port->base;
u32 bit, val;
int edge;
/*0-15 ICR1 16-31 IRC2*/
reg += GPIO_ICR1 + ((gpio & 0x10) >> 2); /* lower or upper register */
bit = gpio & 0xf;
val = readl(reg);
edge = (val >> (bit << 1)) & 3;
val &= ~(0x3 << (bit << 1));
if (edge == GPIO_INT_HIGH_LEV) {
edge = GPIO_INT_LOW_LEV;
pr_debug("mxc: switch GPIO %d to low trigger\n", gpio);
} else if (edge == GPIO_INT_LOW_LEV) {
edge = GPIO_INT_HIGH_LEV;
pr_debug("mxc: switch GPIO %d to high trigger\n", gpio);
} else {
pr_err("mxc: invalid configuration for GPIO %d: %x\n",
gpio, edge);
return;
}
writel(val | (edge << (bit << 1)), reg);
}
//中斷處理程式看完了,我們接著看註釋3
err = bgpio_init(&port->bgc, &pdev->dev, 4,
port->base + GPIO_PSR,
port->base + GPIO_DR, NULL,
port->base + GPIO_GDIR, NULL, 0);
int bgpio_init(struct bgpio_chip *bgc, struct device *dev,
unsigned long sz, void __iomem *dat, void __iomem *set,
void __iomem *clr, void __iomem *dirout, void __iomem *dirin,
unsigned long flags)
{
int ret;
if (!is_power_of_2(sz))
return -EINVAL;
bgc->bits = sz * 8; //暫存器位數 4*8=32
spin_lock_init(&bgc->lock);
bgc->gc.dev = dev;
bgc->gc.label = dev_name(dev);
bgc->gc.base = -1;
bgc->gc.ngpio = bgc->bits; //gpio數量
bgc->gc.request = bgpio_request;
//1
ret = bgpio_setup_io(bgc, dat, set, clr);
//2
ret = bgpio_setup_accessors(dev, bgc, flags & BGPIOF_BIG_ENDIAN,
flags & BGPIOF_BIG_ENDIAN_BYTE_ORDER);
//3
ret = bgpio_setup_direction(bgc, dirout, dirin);
bgc->data = bgc->read_reg(bgc->reg_dat);
if (bgc->gc.set == bgpio_set_set &&
!(flags & BGPIOF_UNREADABLE_REG_SET))
bgc->data = bgc->read_reg(bgc->reg_set);
if (bgc->reg_dir && !(flags & BGPIOF_UNREADABLE_REG_DIR))
bgc->dir = bgc->read_reg(bgc->reg_dir);
return ret;
我們這裡主要對gc這個引數進行了初始化,這個結構gpio控制器,最重要的參io的數量,對應的操作函式。
struct gpio_chip {
const char *label;
struct device *dev;
struct module *owner;
struct list_head list;
int (*request)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset);
void (*free)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset);
int (*get_direction)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset);
int (*direction_input)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset);
int (*direction_output)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset, int value);
int (*get)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset);
void (*set)(struct gpio_chip *chip, unsigned offset, int value);
void (*set_multiple)(struct gpio_chip *chip,
unsigned long *mask,
unsigned long *bits);
int (*set_debounce)(struct gpio_chip *chip,
unsigned offset,
unsigned debounce);
int (*get_direction)(struct gpio_chip *chip,
unsigned offset);
int (*direction_input)(struct gpio_chip *chip,
unsigned offset);
int (*direction_output)(struct gpio_chip *chip,
unsigned offset, int value);
int (*get)(struct gpio_chip *chip,
unsigned offset);
void (*set)(struct gpio_chip *chip,
unsigned offset, int value);
void (*set_multiple)(struct gpio_chip *chip,
unsigned long *mask,
unsigned long *bits);
int (*set_debounce)(struct gpio_chip *chip,
unsigned offset,
unsigned debounce);
int (*to_irq)(struct gpio_chip *chip,
unsigned offset);
void (*dbg_show)(struct seq_file *s,
struct gpio_chip *chip);
int base;
u16 ngpio;
struct gpio_desc *desc;
const char *const *names;
bool can_sleep;
bool irq_not_threaded;
bool exported;
}
接著我們就看看三個setup函式如何去初始化這些介面.
static int bgpio_setup_io(struct bgpio_chip *bgc,
void __iomem *dat,
void __iomem *set,
void __iomem *clr)
{
bgc->reg_dat = dat;
if (!bgc->reg_dat)
return -EINVAL;
if (set && clr) {
bgc->reg_set = set;
bgc->reg_clr = clr;
bgc->gc.set = bgpio_set_with_clear;
bgc->gc.set_multiple = bgpio_set_multiple_with_clear;
} else if (set && !clr) {
bgc->reg_set = set;
bgc->gc.set = bgpio_set_set;
bgc->gc.set_multiple = bgpio_set_multiple_set;
} else {
bgc->gc.set = bgpio_set;
bgc->gc.set_multiple = bgpio_set_multiple;
}
bgc->gc.get = bgpio_get;
return 0;
}
配置了get和set函式,這裡我們沒有clr暫存器
static int bgpio_setup_accessors(struct device *dev,
struct bgpio_chip *bgc,
bool bit_be,
bool byte_be)
{
switch (bgc->bits) {
case 8:
bgc->read_reg = bgpio_read8;
bgc->write_reg = bgpio_write8;
break;
case 16:
if (byte_be) {
bgc->read_reg = bgpio_read16be;
bgc->write_reg = bgpio_write16be;
} else {
bgc->read_reg = bgpio_read16;
bgc->write_reg = bgpio_write16;
}
break;
case 32:
if (byte_be) {
bgc->read_reg = bgpio_read32be;
bgc->write_reg = bgpio_write32be;
} else {
bgc->read_reg = bgpio_read32;
bgc->write_reg = bgpio_write32;
}
break;
#if BITS_PER_LONG >= 64
case 64:
if (byte_be) {
dev_err(dev,
"64 bit big endian byte order unsupported\n");
return -EINVAL;
} else {
bgc->read_reg = bgpio_read64;
bgc->write_reg = bgpio_write64;
}
break;
#endif /* BITS_PER_LONG >= 64 */
default:
dev_err(dev, "unsupported data width %u bits\n", bgc->bits);
return -EINVAL;
}
bgc->pin2mask = bit_be ? bgpio_pin2mask_be : bgpio_pin2mask;
return 0;
}
這裡配置暫存器讀寫大小端和位數的問題,像bgpio_get等函式都是會呼叫對應暫存器讀,這裡很簡單的流程就不在追下去了,接著是最後一個setup
static int bgpio_setup_direction(struct bgpio_chip *bgc,
void __iomem *dirout,
void __iomem *dirin)
{
if (dirout && dirin) {
return -EINVAL;
} else if (dirout) {
bgc->reg_dir = dirout;
bgc->gc.direction_output = bgpio_dir_out;
bgc->gc.direction_input = bgpio_dir_in;
} else if (dirin) {
bgc->reg_dir = dirin;
bgc->gc.direction_output = bgpio_dir_out_inv;
bgc->gc.direction_input = bgpio_dir_in_inv;
} else {
bgc->gc.direction_output = bgpio_simple_dir_out;
bgc->gc.direction_input = bgpio_simple_dir_in;
}
return 0;
}
這裡我們只有一個dirout的暫存器,作為輸出只用將哪一個暫存器是能即可。
這裡init就分析完了,如何或去電平高低,設定io口方向,和輸出電平高低的功能都OK了。
最後probe 中一共最關鍵的函式gpiochip_add 我們再看看如何將GPIO控制器和gpiolib關聯。
關於中斷我們放到下一張講解。
接著我們看一下gpiochip_add
int gpiochip_add(struct gpio_chip *chip)
{
unsigned long flags;
int status = 0;
unsigned id;
int base = chip->base;
struct gpio_desc *descs;
descs = kcalloc(chip->ngpio, sizeof(descs[0]), GFP_KERNEL);
if (!descs)
return -ENOMEM;
spin_lock_irqsave(&gpio_lock, flags);
if (base < 0) {
base = gpiochip_find_base(chip->ngpio);
if (base < 0) {
status = base;
spin_unlock_irqrestore(&gpio_lock, flags);
goto err_free_descs;
}
chip->base = base;
}
status = gpiochip_add_to_list(chip);
if (status) {
spin_unlock_irqrestore(&gpio_lock, flags);
goto err_free_descs;
}
for (id = 0; id < chip->ngpio; id++) {
struct gpio_desc *desc = &descs[id];
desc->chip = chip;
/* REVISIT: most hardware initializes GPIOs as inputs (often
* with pullups enabled) so power usage is minimized. Linux
* code should set the gpio direction first thing; but until
* it does, and in case chip->get_direction is not set, we may
* expose the wrong direction in sysfs.
*/
desc->flags = !chip->direction_input ? (1 << FLAG_IS_OUT) : 0;
}
chip->desc = descs;
spin_unlock_irqrestore(&gpio_lock, flags);
#ifdef CONFIG_PINCTRL
INIT_LIST_HEAD(&chip->pin_ranges);
#endif
of_gpiochip_add(chip);
acpi_gpiochip_add(chip);
status = gpiochip_export(chip);
if (status)
goto err_remove_chip;
pr_debug("%s: registered GPIOs %d to %d on device: %s\n", __func__,
chip->base, chip->base + chip->ngpio - 1,
chip->label ? : "generic");
return 0;
這裡最關鍵的就是將控制器加入到連結串列中,然後初始化了各個desc也就是管腳的資訊
gpiochip_add_to_list(chip);
struct gpio_desc *gpio_to_desc(unsigned gpio)
{
struct gpio_chip *chip;
unsigned long flags;
spin_lock_irqsave(&gpio_lock, flags);
list_for_each_entry(chip, &gpio_chips, list) {
if (chip->base <= gpio && chip->base + chip->ngpio > gpio) {
spin_unlock_irqrestore(&gpio_lock, flags);
return &chip->desc[gpio - chip->base];
}
}
spin_unlock_irqrestore(&gpio_lock, flags);
if (!gpio_is_valid(gpio))
WARN(1, "invalid GPIO %d\n", gpio);
return NULL;
}
static bool _gpiod_get_raw_value(const struct gpio_desc *desc)
{
struct gpio_chip *chip;
bool value;
int offset;
chip = desc->chip;
offset = gpio_chip_hwgpio(desc);
value = chip->get ? chip->get(chip, offset) : false;
trace_gpio_value(desc_to_gpio(desc), 1, value);
return value;
}
int gpiod_get_value_cansleep(const struct gpio_desc *desc)
{
int value;
might_sleep_if(extra_checks);
if (!desc)
return 0;
value = _gpiod_get_raw_value(desc);
if (test_bit(FLAG_ACTIVE_LOW, &desc->flags))
value = !value;
return value;
}
這裡發現gpio庫的變化非常大,類似gpio_direction_input的實現都消失了,並不瞭解為什麼?
如果我們在驅動中需要獲得某個關鍵的電平:
int val =gpiod_get_value_cansleep(gpio_to_desc(37));
首先會通過連結串列查詢到控制器,然後呼叫控制器的get函式或去暫存器的值。
後來發現編譯時會自動生成gpiolib庫的標頭檔案:
include/asm-generic/gpio.h
static inline int gpio_direction_input(unsigned gpio)
{
return gpiod_direction_input(gpio_to_desc(gpio));
}
static inline int gpio_direction_output(unsigned gpio, int value)
{
return gpiod_direction_output_raw(gpio_to_desc(gpio), value);
}
4.小結
開始提了3個問題
1. 驅動開發中的GPIO API 究竟是怎麼實現的?
這裡我們花了大力氣閱讀了晶片手冊和原始碼.重點關注了三個問題 gpio-mxc.c gpio-genric.c gpiolib.c
gpio-mxc 重點在維護的結構體mxc_gpio_port。
最重要的兩個結構:
- struct bgpio_chip
- struct gpio_chip gc;
struct mxc_gpio_port {
struct list_head node;
void __iomem *base;
int irq;
int irq_high;
struct irq_domain *domain;
struct bgpio_chip bgc;
u32 both_edges;
};
struct bgpio_chip {
struct gpio_chip gc;
unsigned long (*read_reg)(void __iomem *reg);
void (*write_reg)(void __iomem *reg, unsigned long data);
void __iomem *reg_dat;
void __iomem *reg_set;
void __iomem *reg_clr;
void __iomem *reg_dir;
int bits;
unsigned long (*pin2mask)(struct bgpio_chip *bgc, unsigned int pin);
spinlock_t lock;
unsigned long data;
unsigned long dir;
};
通過bgpio_init() 完成了對struct bgpio_chip的初始化,尤其是和gpiolib互動的重要資料結構struct gpio_chip,至此完成對暫存器操作的抽象.
最後使用gpiolib_add()將我們的GPIO控制器加入到了gpiolib.c的控制器連結串列中,完成了gpiolib庫的封裝
2. GPIO的中斷又是怎麼實現的?
我們分析一部分程式碼,中斷函式的註冊和當中斷髮生後如何區分是哪個IO口發生的中斷,中斷控制器的實現我們還沒分析到,相信後面分析會將這個流程連線起來。
3. GPIO號和IRQ的號碼怎麼對映的?
中斷號和IO後對映問題,關鍵在函式irq_find_mapping中,我們暫時還沒有跳轉過程式碼去研究這一部分。
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